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Artigo Científico | Recobrimentos Protetores | Inglês | 10/02/2006
Autores: Nicolas Horny, Arnaud Tricoteaux, Pierre Yves Jouan
Palavras-chave: aluminium nitride, dc reactive magnetron sputtering, deposition rates, nitreto de alumínio, taxas de deposição, vaporização em ambiente magnetron reativo dc
Resumo: O objetivo desse artigo, em um primeiro momento, é uma melhor compreensão da vaporização em um ambiente magnetron reativo DC e as suas conseqüências, tais como o efeito da histeresis e o processo de instabilidade. A segunda parte desse trabalho está dedicada a um estudo de caso: o nitreto de alumínio. Filmes finos de nitreto de alumínio foram depositados por vaporização triodo reativa. Estudamos o efeito dos teores de nitrogênio, na descarga, e da voltagem RF(bias), no crescimento dos filmes de AlN em Si(100) depositados por vaporização triodo. A estequiometria e a orientação cristalina dos filmes de AlN foram caracterizadas por espectroscopia infravermelha em transformada de Fourier, difração de raios X e microscopia de elétrons secundários. Camadas densas e transparentes de AlN foram obtidas em altas taxas de deposição. Independentemente do conteúdo em nitrogênio na descarga, os filmes têm uma orientação (002), mas, para um teor de 10%, obteve-se a melhor cristalização.Uma relação linear foi observada entre o parâmetro de rede c (perpendicular à superfície do substrato) do AlN e as tensões compressivas planas.A aplicação de um "bias" RF ao substrato leva a uma textura (100) e os filmes tornam-se amorfos. Além disso, a tensão compressiva aumenta atingindo valores de até 8Gpa antes de diminuírem lentamente na medida em que o "bias" aumenta.
Abstract: The aim of this paper is first a better understanding of DC reactive magnetron sputtering and its implications, such as the hysteresis effect and the process instability. In a second part, this article is devoted to an example of specific application: Aluminium Nitride. AlN thin films have been deposited by reactive triode sputtering. We have studied the effect of the nitrogen contents in the discharge and the RF bias voltage on the growth of AlN films on Si(100) deposited by triode sputtering. Stoichiometry and crystal orientation of AlN films have been characterized by means of Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction and secondary electron microscopy. Dense and transparent AlN layers were obtained at high deposition rates. These films have a (002) orientation whatever the nitrogen content in the discharge, but the best crystallised ones are obtained at low value (10%). A linear relationship was observed between the AlN lattice parameter "c" (perpendicular to the substrate surface) and the in-plane compressive stress. Applying an RF bias to the substrate leads to a (100) texture, and films become amorphous. Moreover, the film's compressive stress increases up to a value of 8GPa before decreasing slowly as the bias voltage increases.
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