Estudio de Películas Delgadas Cristalinas de TiN Crecidas Mediante Sputtering por Magnetrón en Modo Reactivo

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Javier García Molleja

Escuela de Ciencias Físicas y Nanotecnología - Yachay Tech

Bernardo José Gómez

Instituto de Física Rosario - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas y Universidad Nacional de Rosario


Resumen

Resumen: El nitruro de titanio (TiN) es un compuesto de gran aplicabilidad. Abarca campos tales como los circuitos integrados y los implantes ortopédicos. Por tanto, es vital conocer la cinética de crecimiento del TiN y la influencia del sustrato. En este artículo se depositó una película delgada de TiN bajo parámetros experimentales fijos para conocer las propiedades de dicha película, estudiadas mediante GIXRD, SEM, AFM, EDS y aniquilación de positrones para ver los defectos en la estructura. Los estudios determinaron que la película de TiN tuvo una textura (200) y era lisa. El óxido nativo SiO2 hizo desarrollar la película en tres estratos: uno interno de Ti-SiO2, otro de TiNpolicristalino y otro grueso en la superficie muy texturado, también de TiN.

Abstract: Titanium nitride (TiN) is a compound with many applications in industry, e.g., integrated circuits and orthopedic implants. Because of this, it is very important to know the kinetic growth of thin TiN films and the influence of the substrate. In this paper a thin TiN film was deposited under selected experimental parameters in order to know the film properties. GIXRD, SEM, AFM and EDS techniques were carried on. Furthermore, with positron annihilation structural defects can be revealed. Analyses showed that the TiN film is polycrystalline with (200) texture and smooth. The substrate influence (mainly the native SiO2) develops three layers: an inner one formed by Ti bonded with SiO2, an interlayer with polycrystalline TiN and a thick surface layer with textured TiN.


 


Descargas

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Biografía del autor/a

Javier García Molleja, Escuela de Ciencias Físicas y Nanotecnología - Yachay Tech

Docente del Departamento de Física en Yachay Tech (2014, Ecuador)

Becado postdoctoral por el Institut des Matériaux Jean Rouxel (2013, Francia)

Becado postdoctoral por el Instituto de Física de Rosario (2012, Argentina)

Doctor en Física por la Universidad Nacional de Rosario (2012, Argentina)

Licenciado en Física por la Universidad de Córdoba (2006, España)

Citas

R. Machunze, G.C.A.M. Janssen (2009, Agosto). Stress and strain in titanium nitride thin films. Thin Solid Films [Online] 517, pp. 5888-5893. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2009.04.020

J.D. Plummer, M.D. Deal, P.B. Griffin, Silicon VLSI Technology: Fundamentals, Practice, and Modeling. Prentice Hall, New Jersey, 2000

A.S. Ingason, F. Magnus, J.S. Augustsson. S. Olafsson, J.T. Gudmunsson (2009, Octubre). In-situ electrical characterization of ultrathin TiN films grown by reactive dc magnetron sputtering in SiO2. Thin Solid Films [Online] 517, pp. 6731-6736. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2009.05.028

F. Yildiz, A.F. Yetim, A. Alsaran, I. Efeoglu (2009, Junio). Wear and corrosion behavior of various surface treated medical grade titanium alloy in bio-simulated environment. Wear [Online] 267, pp. 695-701. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2009.01.056

X.-H. Xu, H.-S. Wu, C.-J. Zhang, Z.-H. Jin (2001, Junio). Morphological properties of AlN piezoelectric thin films deposited by DC reactive magnetron sputtering. Thin Solid Films [Online] 388, pp. 62-67. Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609000019143

S. Mahieu, "Biaxial alignment in sputter deposited thin films" PhD. Dissertation, Faculteit Wetenschappen, Universiteit Gent, 2006

J. García Molleja, B.J. Gómez, J. Ferrón, E. Gautron, J. Bürgi, B. Abdallah, M.-A. Djouadi, J. Feugeas, P.-Y. Jouan. (2013, Noviembre). Eur. Phys. J. Appl. Phys. [Online] 64, pp. 20302. Available: http://dx.doi.org/10.1051/epjap/2013130445

C. Macchi, J. Bürgi, J. García Molleja, S. Mariazzi, M. Piccoli, E. Bemporad, J. Feugeas. R.S. Brusa, A. Somoza (2014, Agosto). Depth profiling and morphological characterization of AlN thin films deposited on Si substrates using a reactive sputter magnetron. Eur. Phys. J. Appl. Phys. [Online] 67, pp. 21301. Available: http://dx.doi.org/10.1051/epjap/2014140191

R.S. Brusa, W. Deng, G.P. Karwasz, A. Zecca (2001, Septiembre). Positron annihilation study of vacancy-like defects related to oxygen precipitates in Czorchralski-type Si. Appl. Phys. Lett. [Online] 79, pp. 1492-1494. Available: http://dx.doi.org/10.1063/1.1401782

V.J. Morris, A.R. Kirby, A.P. Gunning, Atomic Force Microscopy for Biologists. Imperial College Press, 1999

P. Asoka-Kumar, K.G. Lynn, D.O. Welch (1994, Noviembre). Characterization of defects in Si and SiO2-Si using positrons. J. Appl. Phys. [Online] 76, pp. 4935-4982. Available: http://dx.doi.org/10.1063/1.357207

J. Yang, P. Zhang, E.Y. Lu, X.Z. Cao, R.S. Yu, B.Y. Wang (2014, Marzo). Depth profiles of the Doppler-broadening S parameter for polymers obtained with two measuring patterns: The role of accumulated charges. Nucl. Instrum. Meth. B. [Online] 323, pp. 71-74. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.nimb.2013.12.019

A. Kumar, D. Singh, R. Kumar, D. Kaur, (2009, Junio). Effect of crystallographic orientation of nanocrystalline TiN on structural, electrical and mechanical properties of TiN/NiTi thin films. J. Alloys Compd. [Online] 479, pp. 166-172. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.12.116

T. Czerwiec, H. He, S. Weber, C. Dong, H. Michel (2006, Mayo). On the occurrence of dual diffusion layers during plasma-assisted nitriding of austenitic stainless steel. Surf. Coat. Technol. [Online] 200, pp. 5289-5295. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.06.014

C. Niu, G. Magsamen, B. Stephenson, J. Radja (2009, Mayo). Using hybrid ionized physical vapor deposition to control interface reaction during titanium deposition onto aluminum under-layer. Thin Solid Films [Online] 517, pp. 3677-3680. Avalable: http://dx.doi,org/10.1016/j.tsf.2009.02.025

E. Lindahl, J. Lu, M. Ottosson, J.-O. Carlsson (2009, Agosto). Epitaxial NiO (100) and NiO (111) films grown by atomic layer deposition. J. Cryst. Growth [Online] 311, pp. 4082-4088. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2009.06.030

W.-L. Jang, Y.-M. Lu, W.-S. Hwang, T.-L. Hsiung, H.P. Wang (2008, Agosto). Effect of substrate temperature on the electrically conductive stability of sputtered NiO films. Surf. Coat. Technol. [Online] 202, pp. 5444-5447. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.06.025

H.-L. Chen, Y.-S. Yang (2008, Junio). Effect of crystallographic orientations on electrical properties of sputter-deposited nickel oxide thin films. Thin Solid Films [Online] 516, pp. 5590-5596. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2007.07.035

J. Bürgi, R. Neuenschwander, G. Kellermann, J. García Molleja, A.F. Craievich, J. Feugeas (2013, Enero). Rev. Sci. Instrum. [Online] 84, pp. 015102. Available: http://dx.doi.org/10.1063/1.4773002

I. Horcas, R. Fernández, J.M. Gómez-Rodríguez, J. Colchero, J. Gómez-Herrero, A.M. Baro (2007, Enero). WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology. Rev. Sci. Technol. [Online] 78, pp. 013705. Available: http://dx.doi.org/10.1063/1.2432410

I. Hotovy, J. Huran, L. Spiess (2004, Abril). Characterization of sputtered NiO films using XRD and AFM. J. Mater. Sci. [Online] 39, pp. 2609-2612. Available: http://link.springer.com/article/10.1023%2FB%3AJMSC.0000020040.77683.20

D.V. Ragone, Thermodinamics of Materials. Volume II. John Wiley and Sons, 1995

N. Ohtsu, K. Kodama, K. Kitagawa, K. Wagatsuma (2009, Mayo). X-ray photoelectron spectroscopic study on surface reaction on titanium by laser irradiation in nitrogen atmosphere. Appl. Surf. Sci. [Online] 255, pp. 7351-7356. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.03.094

C. Boffito, B. Ferrario, D. Martelli (1983, Enero). Equilibrium pressures of H2 and D2 for different getter materials and the effect of CO impurities. J. Vac. Sci. Technol. A [Online] 1, pp. 1279. Available: http://dx.doi.org/10.1116/1.572089

N.N. Rammo, O.G. Abdulah (2006, Agosto). A model for the prediction of lattice parameters of iron-carbon austenite and martensite. J. Alloys Compd. [Online] 420, pp. 117-120. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.10.075

A.S. Saleh, A.M. Elhasi (2014, Enero). Investigation of positron annihilation diffusion length in Gallium nitride. Am. J. Modern Phys. [Online] 3, pp. 24-28. Available: http://dx.doi.org/10.11648/j.ajmp.20140301.15

F. Tuomisto (2011, Enero). Vacancy defects in III-nitrides: what does positron annihilation spectroscopy reveal? J. Phys.: Conf. Ser. [Online] 265, pp. 012003. Available: http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/265/1/012003

J.-M. Mäki, I. Makonnen, F. Tuomisto, A. Karjalainen, S. Suihkonen, J. Räisänen, T.Y. Chemekova, Y.N. Makarov (2011, Agosto). Identification of the VAl-ON defect complex in AlN single crystals. Phys. Rev. B [Online] 84, pp. 081204(R). Available: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.84.081204

J.-M. Mäki, I. Makonnen, F. Tuomisto, A. Karjalainen, S. Suihkonen, J. Räisänen, T.Y. Chemekova, Y.N. Makarov (2011, Agosto). Identification of the VAl-ON defect complex in AlN single crystals. Phys. Rev. B [Online] 84, pp. 081204(R). Available: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.84.081204

Barra lateral del artículo

Barra lateral del artículo

PDF
Archivos Complementarios
Publicado
sep 30, 2015
Número
Vol. 36 Núm. 1 (2015): Revista Politécnica
Sección
Artículos
Cómo citar
García Molleja, J., & Gómez, B. J. (2015). Estudio de Películas Delgadas Cristalinas de TiN Crecidas Mediante Sputtering por Magnetrón en Modo Reactivo. Revista Politécnica, 36(1), 94. Recuperado a partir de https://revistapolitecnica.epn.edu.ec/ojs2/index.php/revista_politecnica2/article/view/463