Синтез и исследование силикатных золь–гель-покрытий для микро- и наноэлектроники

Abstract

В работе рассмотрена возможность создания диэлектрических SiO2 - покрытий на основе золь–гель-метода путём гидролиза металлоорганических соединений кремния в водно-спиртовой смеси. Описаны оптимальные параметры нанесения и термообработки для получения однородных покрытий на поверхности монокристаллического кремния. Выполнены исследования механической стойкости к истиранию как основного вида испытания покрытий на прочность и адгезию к поверхности подложки. Методом ИК-спектроскопии изучены фазовые и структурные превращений в процессе формирования золь–гель-плёнок. Методом АСМ установлены зависимости состояния и морфологии поверхности покрытий от состава исходного плёнкообразующего раствора и технологических режимов получения диэлектрических плёнок. Проанализированы электрофизические свойства сформированных МДП-структур в зависимости от состава плёнкообразующего раствора.

У роботі розглянуто можливість створення діелектричних SiO2 -покриттів на основі золь–ґель-методи шляхом гідролізи металоорганічних сполук кремнію у водно-спиртовій суміші. Описано оптимальні параметри нанесення та термооброблення для одержання однорідних покриттів на поверхні монокристалічного кремнію. Виконано дослідження механічної стійкости до стирання як основного виду випробування покриттів на міцність і адгезію до поверхні підложжя. Методою ІЧ-спектроскопії вивчено фазові й структурні перетворення в процесі формування золь-ґель-плівок. Методою АСМ встановлено залежності стану й морфології поверхні покриттів від складу вихідного плівкоутворювального розчину та технологічних режимів одержання діелектричних плівок. Проаналізовано електрофізичні властивості сформованих МДП-структур залежно від складу плівкоутворювального розчину.

The possibility of protective SiO2 coatings based on sol–gel method with hy-drolysis of organometallic compounds of silicon in a water–alcohol mixture is considered. The optimal parameters of application and heat treatment to obtain homogeneous coatings on single-crystalline silicon are described. The studies of mechanical abrasion resistance as the main type of coatings’ testing on strength and adhesion to the substrate surface are performed. Phase and structural transformations during the sol–gel films’ fabrication are studied by IR spectroscopy. Dependences of the coating-surface state and morphology on the original film-forming solution composition and technological modes of dielectric-films’ fabrication are established by AFM method. Electrophysical properties of formed MDS structures depending on the filmforming-solution composition are analysed.