Статья:

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТА2О5 МЕТОДОМ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ

Конференция: XXVII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 11. Нанотехнологии

Выходные данные
Зайцева Е.И., Ипатова Е.О. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТА2О5 МЕТОДОМ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(27). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/8(27).pdf (дата обращения: 16.10.2024)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 119 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТА2О5 МЕТОДОМ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ

Зайцева Елена Ивановна
студент, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники(ТУСУР), РФ, г. Томск
Ипатова Екатерина Олеговна
студент, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники(ТУСУР), РФ, г. Томск
Смирнов Серафим Всеволодович
научный руководитель, д-р техн. наук, проф. кафедры ФЭ, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники ТУСУР, РФ, г. Томск

 

Приводятся результаты исследования эллипометрических параметров тонких наноразмерных пленок Та2О5, установлена связь этих параметров с углом падения луча и шероховатостью поверхности.

В последнее время наноразмерные пленки Та2О5 широко используются в микро- и наноэлектронике благодаря своим электрофизическим свойствам.

В работе был исследованы пленки Та2О5 толщиной 100—200 нм на подложке монокристаллического кремния, полу­ченные ВЧ магнетронным распылением мишени металлического тантала в атмосфере кислорода [4].

В работе проводились измерения пленок методом спектральной эллипсометрии.

Параметры y и D являются основными оптическими параметрами в эллипсометрии. Они являются чувствительными к оптическим свойствам пленки, что позволяет определить ее структуру, состав и качество [2].

Для исследования использовался спектральный эллипсометрический комплекс «Эллипс 1891 САГ», работающий в диапазоне длин волн 350—1000 нм и предназначенный для проведения прецизионных измерений толщины однослойных и многослойных тонкопленочных структур, а также исследования спектральных оптических постоянных (показателя преломления и коэффициента поглощения), структурных свойств материалов (пористость; наличие, концентрация и распределение примесей в пленке) [3].

Измерения y и D проводились на разных длинах волн: 400, 600 и 1000 нм и при углах падения луча от 45 до 70 градусов.

На рисунке 1 представлена зависимость параметра y от угла падения луча α.

 

Рисунок 1. Зависимость y от угла падения α

 

Как видно из рисунка 1 при увеличении угла падения луча параметр y убывает и стремится к минимальному значению.

На рисунке 2 представлена зависимость параметра D от угла падения α.

 

Рисунок 2. Зависимость D от угла падения α

 

Из рисунка 2 видно, что при увеличении угла падения параметр D уменьшается. Вероятнее всего, причиной данного явления является шероховатость поверхности пленки. Фотографии профиля поверхности с высоким разрешением показали наличие неровностей на поверхности пленки высотой 10—15 нм [1].

На рисунке 3 представлена морфология пленки Ta2O5.

 

Рисунок 3. Морфология пленки Ta2O5

 

Зная основные оптические параметры y и D можно вычислить показатель преломления n и толщину пленки d.

На рисунке 4 представлена зависимость показателя преломления от угла падения луча.

 

Рисунок 4. Зависимость показателя преломления n от угла падения луча

 

На рисунке 5 представлен график зависимости толщины пленки d от угла падения луча.

 

Рисунок 5. Зависимость толщины пленки d от угла падения луча

 

В результате данной работы установлено, что измеряемые эллипсометрические параметры, а, следовательно, и вычисляемые с помощью них показатель преломления и толщина пленки, являются функциями угла падения света. Проводя угловые измерения, можно получить информацию о шероховатости пленки. На основании чего можно сделать вывод о состоянии поверхности пленки.

Анализируя данные, можно сделать вывод о влиянии шероховатости пленок на результаты измерений. В результате этого влияния пленка при из­мерении может быть приближенно приравнена к некой композиции из самого оксида и вещества окружающей среды. Показатель преломления в данном случае принято считать неким эффективным параметром данной системы, определяемым соотношением объемов. Что обуславливает некоторое снижение измеренного показателя преломления.

 

Список литературы:

1. Громов В.К. Введение в эллипсометрию / В.К. Громов — Ленинград 1986, — 190 с.

2. Резвый Р.Р. Эллипсометрия в микроэлектронике. — М.: Радио и связь, 1983. — 120 с., ил.

3. Смирнов С.В., Чистоедова И.А., Литвинова В.А. Структуры и свойства тонких пленок тантала, полученных магнетронным распылением / Доклады Томского Государственного Университета Систем Управления и Радиоэлектроники, ТУСУР, 2005. № 4, С. 80—83.

4. Швец В.А, Спесивцев Е.В. Эллипсометрия / Е.В Спесивцев, В.А Швец — Новосибирск 2013, — 87 с.