ВЛИЯНИЕ ОТНОШЕНИЯ РАСХОДОВ ГАЗОВ N2/Ar И МОЩНОСТИ МАГНЕТРОНА НА ПЛОТНОСТЬ И СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛЕНОК TINX, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ
https://doi.org/10.55452/1998-6688-2024-21-3-302-313
Аннотация
Пленки нитрида титана были осаждены методом магнетронного распыления на постоянном токе на поверхности образцов монокристаллического кремния в атмосфере Ar-N2 для использования в качестве диффузионного барьера. Толщину и плотность пленок измеряли методом рентгеновской рефлектометрии. Изменена конструкция установки MAGNA TM-200-01 для увеличения подачи азота в камеру. Изучено влияние условий распыления, включая расход газов азота и аргона и их отношения N2 /Ar в пределах 1–60 в камере, мощность магнетрона 690 – 1400 Вт на формирование пленок TiNх , их плотность и стехиометрический состав. Показано, что на величину х влияет не только отношение расходов газов N2 /Ar, но и мощность магнетрона. При параметрах распыления 1200 Вт, N2 /Ar = 30, 0.8 Пa, 320 сек и 100 °С получена максимальная плотность 5.247 г/см3 пленки состава TiN0.786 = Ti56N44. Методом фотографической рентгеновской дифракции подтверждено наличие нанокристаллической пленки нитрида титана и отсутствие нанокристаллической фазы титана. Выявлено, что для синтеза нитрида титана, максимально близкого к стехиометрическому составу TiN0.770 – TiN0.786, необходимо использовать мощности магнетрона в пределах 900–1200 Вт, расход азота – 30 см3 /мин. при низких потоках аргона 1–5 см3 /мин.
Ключевые слова
При поддержке: Работа финансировалась МНВО РК в рамках проекта № AP22684659.
Об авторах
С. Кейінбай
Казахстанско-Британский технический университет
Казахстан
Казахстан
постдокторант
050000, г. Алматы
К. Х. Нусупов
Казахстанско-Британский технический университет
Казахстан
Казахстан
докт. физ.-матем. наук, главный научный сотрудник
050000, г. Алматы
А. Т. Султанов
Казахстанско-Британский технический университет
Казахстан
Казахстан
докторант
050000, г. Алматы
И. Е. Тысченко
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
докт. физ.-матем. наук, ведущий научный сотрудник
630090, г. Новосибирск
А. Ф. Эшанов
Казахстанско-Британский технический университет
Казахстан
Казахстан
студент
050000, г. Алматы
Н. Б., Бейсенханов
Казахстанско-Британский технический университет
Казахстан
Казахстан
докт. физ.-матем. наук, главный научный сотрудник
050000, г. Алматы
Список литературы
1. Petrov I., Hultman L., Helmersson U., Sundgren J.E., Greene J.E. Thin Solid Film., 1989, vol. 169, pp. 299–314. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/004060908990713X.
2. Arshi N., Lu J., Joo Y.K., Lee C.G., Yoon J.H., Ahmed F. Mater. Chem. Phys., 2012, vol. 134, pp. 839–844. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058412003288.
3. Istratov A.A. and Weber E. R. J Electrochem Soc, 2002, vol. 149, no. 1, p. G21. http://doi.org/10.1149/1.1421348.
4. Aljaafari A., Ahmed F., Shaalan N.M., Kumar S. and Alsulami A. Inorganics, 2023, vol.11, no. 5, p. 204. https://doi.org/10.3390/inorganics11050204.
5. Veprek S., Veprek-Heijman M.G., Karvankova P., Prochazka J. Thin Solid Film, 2005, vol. 476, pp. 1–29.
6. Kadlec S., Musil J., Vyskcil J., Surface and Coatings Technolgy, 1992, vol. 54–55 (16 November 1992), pp. 287–296. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(09)90064-0.
7. Jiang F., Zhang T.F., Wu B.H., Surface and Coatings Technolgy, 2016, vol. 292, pp. 54–62. http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.03.007.
8. Niyomsoan S., Grant W., Olson D.L., Mishra B. Thin Solid Films, 2002, vol. 415, pp. 187–194. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00530-8.
9. Patsalas P., Charitidis C., Logothetidis S., Dimitriadis C.A., Valassiades O.J. Appl. Physic, 1999, vol.86, pp. 5296–5298. https://pubs.aip.org/aip/jap/article-abstract/86/9/5296/289131/Combined-electrical-andmechanical-properties-of?redirectedFrom=fulltext.
10. Banerjee R., Chandra R., Ayyub P. Thin Solid Films, 2002, vol. 405, pp. 64–72. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0040609001017059.
11. Kavitha A., Kannan R., Gunasekhar K.R. Journal of Electronic Materials, 2017, vol.7, pp. 1–8. http://dx.doi.org/10.1007/s11664-017-5608-4.
12. Gu P., Zhu X., Li J., Wu H., Yang D. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2018, vol. 29, pp. 9893–9900. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9031-2.
13. Fillot F., Morel T., Minoret S., Matko I., Maıˆtrejean S., Guillaumot B., Chenevier B., and Billon T. Microelectron. Eng., 2005, vol. 82, pp. 248–253. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167931705003485.
14. Echtermeyer T., Gottlob H.D.B., Wahlbrink T., Mollenhauer T., Schmidt M., Efavi J.K., Lemme M.C., and Kurz H. Solid State Electron, 2007, vol. 51, pp. 617–621. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038110107000640.
15. Lee Y.J. Mater. Lett., 2005, vol. 59, pp. 615–617. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167577X04007347.
16. Yoon D.S., Roh J.S., Lee S.M., and Baik H.K. J. Electron. Mater., 2003, vol.32, pp. 890–898. https://link.springer.com/article/10.1007/s11664-003-0206-z.
17. Park D.G., Lim K.Y., Cho H.J., Cha T.H., Yeo I.S., Roh J.S., and Park J.W. Appl. Phys. Lett., 2002, vol. 80, pp. 2514–2516. https://pubs.aip.org/aip/apl/article-abstract/80/14/2514/514810/Impact-of-atomiclayer-deposited-TiN-on-the-gate?redirectedFrom=fulltext.
18. Yang X., Liu W., Bastiani M. De, Allen T., Kang J., Xu H., Aydin E., Xu L., Bi Q., Dang H., AlHabshi E., Kotsovos K., AlSaggaf A., Gereige I., Wan Y., Peng J., Samundsett C., Cuevas A., Wolf S. De, Joule 3, 2019, pp. 1314–1327. https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.03.008.
19. Kern W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. Journal of the Electrochemical Society, 1990, vol. 137, no. 6, pp. 1887–1892. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.2086825.
20. Touryanski A.G., Vinogradov A.V., and Pirshin I.V. X-ray reflectometer. US Patent No. 6041098, 2000. https://patents.google.com/patent/US6041098A/en.
21. Henke B.L., Gullikson E.M., J Davis. C. In: Atomic Data and Nuclear. Data Tables 54, 2, 1993, 181 p. http://henke.lbl.gov/optical_constants/.
Рецензия
Для цитирования:
Кейінбай С., Нусупов К.Х., Султанов А.Т., Тысченко И.Е., Эшанов А.Ф., Бейсенханов Н.Б. ВЛИЯНИЕ ОТНОШЕНИЯ РАСХОДОВ ГАЗОВ N2/Ar И МОЩНОСТИ МАГНЕТРОНА НА ПЛОТНОСТЬ И СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛЕНОК TINX, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ. Вестник Казахстанско-Британского технического университета. 2024;21(3):302-313. https://doi.org/10.55452/1998-6688-2024-21-3-302-313
For citation:
Keiinbay S., Nussupov K.Kh., Sultanov A.T., Tyschenko I.E., Eshanov A.P., Beisenkhanov N.B. INFLUENCE OF THE RATIO OF GASE CONSUMPTION N2/Ar AND MAGNETRON POWER ON THE DENSITY AND STOICHIOMETRIC COMPOSITION OF TINX FILMS SYNTHESIZED BY MAGNETRON SPUTTERING METHOD. Herald of the Kazakh-British technical university. 2024;21(3):302-313. (In Russ.) https://doi.org/10.55452/1998-6688-2024-21-3-302-313
Просмотров:
323
Послать статью по эл. почте 