Термическая стабильность и эксплуатационная надежность наноразмерных металлических пленок на диэлектриках и проводниках

Разработан комплексный научный подход для учета «перекрестных эффектов» влияния физико-технологических параметров термического осаждения на структуру и свойства наноразмерных металлических пленок Cu-Sn, Cu-Au, Cu-Mn, Cu-Sn-Mn, Al-Mn-Cr, Ni-Al, Ni-Au, Ti-Ag, Fe-Pt и т.д. Установлены общие закономерности протекания диффузионных процессов в результате последующего термического отжига в сверхвысоком вакууме, кислород- и водородсодержащих атмосферах, ионно-плазменной и лазерной обработки. Установлена роль фактора нанорозмерности, взаимосвязь процессов многофазной реакционной диффузии, упорядочения, порообразования, формирования оксидных слоев, изменения морфологии поверхности и их влияние на термическую стабильность и электрофизические свойства. Развиты модельные представления относительно механизмов и кинетики термически-стимулированной само- и гетеродиффузии, а также специфических эффектов, обусловленных инверсией материалов слоев, влиянием дополнительно нанесенных поверхностных и барьерных слоев. Доказано, что процессы оксидо- и гидридообразования на внешней поверхности термодинамически определяют закономерности фазообразования в объеме; на этой основе предложены феноменологические и аналитические модели диффузии в многослойных пленочных композициях. Использованы также подходы «ab initio», Car-Parinello молекулярной динамики, кинетической модели Monte Carlo с целью компьютерного моделирования и оптимизации исследуемых процессов. Предложены материаловедческие критерии для определения режимов термической обработки, обеспечивающих повышение термической стабильности наноразмерных металлических контактов, как части микроэлектронных устройств с более высокой степенью интеграции, плотности монтажа, быстродействия и надежности.