Доцент Института физики и прикладной математики, старший научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии НИУ МИЭТ Александр Владимирович Румянцев займётся разработкой методаи созданием комплекса программ для моделирования формирования микро- и наноструктур фокусированным ионным пучком в многослойных мишенях.
О чем это
В мире современных технологий есть важная задача: формирование микро- и наноструктур заданной формы для создания, модификации и характеризации устройств электроники, фотоники и смежных областей.
Один из перспективных подходов для её решения – использование метода фокусированного ионного пучка (ФИП), в котором наноразмерный ионный зонд перемещается по подложке и локально удаляет материал.
Одними из самых сложных являются технологические задачи, в которых нужно сформировать углубления методом ФИП в многослойных мишенях. Например, это необходимо для модификации интегральных микросхем или воздействия ФИП на подложку через маскирующие слои металлов или диэлектриков для достижения на ней предельно малых размеров элементов создаваемого рельефа.
Сейчас такие задачи решаются методом «проб и ошибок» – это ресурсозатратно и неэффективно. Более эффективный подход, который будет реализован в новом проекте МИЭТа, основан на детальном изучении взаимодействия ускоренных ионов с веществом и проводимом на основе выявленных закономерностей компьютерном моделировании формирования структур.
Что будет сделано
«В процессе работы мы постараемся подробно рассмотреть актуальную для задач микроэлектроники систему кремний-диоксид кремния (Si-SiO2), – говорит Александр Румянцев. – Экспериментальные исследования планируем провести на электронно-ионном микроскопе Helios Nanolab 650 в научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии университета. Для детальной характеризации получаемых структур и сравнения результатов расчетов и экспериментов будет использоваться просвечивающий электронный микроскоп TitanThemis 200».
В чем отличие нового проекта от аналогов
Сейчас подходы для моделирования структур, создаваемых на поверхности простых веществ, разработаны хорошо, а основной объём исследований выполнен для монокристаллического кремния. Расчеты же для других технологически важных материалов, в том числе диоксида кремния и меди, проводились только для очень ограниченного класса структур.
Трёхмерное моделирование распыления многослойных структур сейчас можно провести только с помощью подходов, полностью основанных на применении метода Монте-Карло. Этот метод хорошо подходит для изучения фундаментальных аспектов взаимодействия ионов с веществом, однако требует больших вычислительных мощностей и времени расчёта для моделирования практически важных структур с реалистичными размерами.
В проекте учёных из МИЭТа будет реализовано моделирование, основанное на расчёте потоков частиц, с применением современного и высокоэффективного метода функций уровня.
Сроки реализации
Реализация проекта (грант РНФ № 21-79-00197) запланирована на 2021–2023 годы. В команду проекта помимо руководителя войдёт магистрант 2-го года обучения НИЛЭМИ МИЭТ Олег Подорожний.
Проект позволит создать пакет программ, дающий возможность с высокой точностью предсказывать форму рельефа, создаваемого фокусированным ионным пучком в многослойных мишенях. Благодаря этому расширится область применения ФИП как современного и универсального метода наноструктурирования.