Struktura i właściwości elektroniczne warstw AIN wytwarzanych w reaktywnym procesie rozpylania magnetronowego

• Autorzy: Nowakowska-Langier, K. , Chodun, R. , Firek, P. , Waśkiewicz, M. , Zdunek, K. , Szmidt, J.

Warianty tytułu

EN

Structure and electronic properties of thin AIN films obtained in magnetron reactive process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione zostaly wyniki badań dotyczące struktury i właściwości elektronicznych warstw AIN otrzymywanych w procesie pulsacyjnego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeprowadzone badania pokazały, że zastosowanie metody rozpylania magnetronowego w układzie "gemini" jest skutecznym sposobem wytworzenia w temperaturze otoczenia (RT) cienkich, transparentnych warstw AIN odznaczających się wystarczającą adhezją do podloży krzemowych. Otrzymywane przez nas warstwy azotku glinu, wzrastające w kierunku <002> odznaczały się nanokrystaliczną strukturą heksagonalnego AIN o parametrze sieci zgodnym z danymi literaturowymi, wartością energetycznej przerwy wzbronionej ok. 5 ... 6 eV oraz wartością napięcia przebicia ok. 3,5...4,4 MV/cm. Z badań autorów wynika, że szczególnie korzystnym zespołem cech strukturalnych oraz właściwości elektronicznych odznaczały się warstwy wytwarzane przy ciśnieniu mieszaniny gazów Ar+N₂, w zakresie 1 ... 2 Pa. Warstwy takie wydają się szczególnie predestynowane do wykorzystania, jako dielektryk bramkowy w strukturze tranzystorów MISFET.

EN

In the present paper we show the results of our investigation concerning a structure and the electrical properties of the AIN layers produced by the non-reactive magnetron sputtering process. Our results show that application of magnetron sputtering in "Gemini" mode allows for effective and room-temperature (RT) deposition on thin, transparent AIN films with good adhesion to Si substrates. Obtained films, growing in <002> crystallographic orientation have nanocrystalline structure of hexagonal AIN with crystallographic parameters staying in agreement with data published so far, the dielectric constant value (εri) equal from 5 to 6.5 and and critical electric field intensity (ΕBR) from 3.6 to 4.4 MV cm⁻¹. The results show that the promising morphology, phase composition and good electrical properties have the films deposited in Ar/N₂, pressure range from 1 to 2 Pa. It makes those deposited material suitable for application in novel microelectronic devices like MISFET transistor.

Słowa kluczowe

PL

metoda rozpylania magnetronowego; cienkie warstwy AlN; właściwości elektroniczne

EN

magnetron sputtering; aluminum nitride thin film; electronic properties

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 11
• Strony: 43-45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Nowakowska-Langier, K.

autor

Chodun, R.

autor

Firek, P.

autor

Waśkiewicz, M.

autor

Zdunek, K.

autor

Szmidt, J.

• Zakład Fizyki Plazmy i Inżynierii Materiałów, Instytut Problemów Jądrowych im. A. Sołtana, Otwock-Świerk

Bibliografia

• [1] Dimitrova V. i in.: Aluminium nitride thin films deposited by D. C. - reactive magnetron sputtering. Vacuum, 51 (1998) 161.
• [2] Manova D. i in.: Investigation of D. C. -reactive magnetron-sputtered AlN thin films by electron microprobe analysis, X-ray photoelectron spectroscopy and polarised infrared reflection. Surf. Coat. Techn. 106 (1998) 205.
• [3] Vispute R. i in.: High quality optoelectronic grade epitaxial AlN films on α-Al2O3, Si and 6H-SiC by pulsed laser deposition. Thin Solid Films, 299 (1997) 94.
• [4] Marzencki M. i in.: Design, fabrication and characterization ot a piezoelectric microgenerator including a power management circuit. DTIP 2007, Stresa, lago Maggiore: Italy (2007), EDA Publishing/DTIP 2007 ISBN: 978-2-35500-000-3.
• [5] Yang R. i in: Effect of AlN film thickness on photo/dark currents of MSM UV photodetector. Microwave&Optic. Techn Lett., 50 (2008) 2863.
• [6] Mednikarov B. i in.: Aluminum nitride layers prepared by DC/RF magnetron sputtering. J Optoelectronics&Adv. Mater, 7 (2005) 14.
• [7] Posadowski W.: Plasma parameters of very high target power density magnetron sputtering. Thin Solid Films, 392, 2 (2001) 201.
• [8] Musil J. i in.: Discharge in dual magnetron sputtering system. IEEE, 33, 2 (2005) 338.
• [9] Posadowski W. i in.: Magnetron sputtering process control by medium-frequency power supply parameter. Thin Solid Films, 516, 14 (2008) 4478.
• [10] Thornton J. A.: Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered films. Journal of Vacuum Science & Technology, 11;4 (1974) 666.
• [11] Karta ASTM 25-1133 for AlN: a = 0. 3111 nm, c = 0.4997 nm.
• [12] Medjani F. i in.: Effect of substrate temperature and bias voltage on the crystallite orientation in RF magnetron sputtered AIN thin films. Thin Solid Films 515 (2006) 260.