Структура та фізичні властивості тонкоплівкових дифузійних бар’єрів W-Ti-N та Ta-Si-N на підкладках арсеніду та нітриду галію - Автореферат

Національна академія наук України АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана в Інституті фізики напівпровідників ім. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Кладько Василь Петрович, Інститут фізики напівпровідників ім. Лашкарьова НАН України (м. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Григорєв Олег Миколайович, Інститут проблем матеріалознавства ім. Київ), завідувач відділом доктор фізико-математичних наук, професор, Клюй Микола Іванович, Інститут фізики напівпровідників ім.Такими напівпровідниками є GAAS, з найбільш розвинутою технологією після Si, а також нові перспективні напівпровідникові сполуки, технологія яких швидко розвивається: широко-зонні напівпровідники на основі GAN, SIC та алмазу. Разом з тим, аналіз літератури свідчить про те, що незалежно від прогресу в технології виготовлення цих напівпровідників, обмеженість застосування їх унікальних можливостей повязана в першу чергу з відсутністю матеріалів для контактної металізації, яка б характеризувалася надійністю та часовою стабільністю роботи під час експлуатації приладів на їх основі. Дифузійні барєри на основі чистих тугоплавких металів та їх бінарних сполук (нітриди, силіциди, оксиди, бориди), маючи полікристалічну структуру, по границях зерен якої відбувається низькотемпературна взаємодифузія контактуючих матеріалів, неефективно використовувати в приладах екстремальної електроніки. Таким чином, дослідження фізико-технологічних факторів які впливають на структуру, фізичні та антидифузійні властивості металоподібних потрійних сполук, зокрема тонких плівок W-Ti-N та Ta-Si-N, з метою отримання плівок з наперед заданими властивостями, спрямоване на вирішенні зазначених проблем. Мета дисертаційної роботи полягала у визначенні фізичних факторів, які впливають на структуру та основні фізичні властивості тонких плівок W-Ti-N та Ta-Si-N, отриманих реактивним магнетронним розпиленням, а також дослідженні їх антидифузійних властивостей, з метою оптимізації фізико-технологічних основ отримання плівок з наперед заданими властивостями, для застосування їх в якості дифузійних барєрів в системах металізації до напівпровідникових сполук арсеніду та нітриду галію.Збільшення вмісту азоту в розпилювальній плазмі, приводить до збільшення концентрації азоту N в плівках, водночас із зменшенням співвідношення атомних концентрацій Ta/Si, з тенденцією насичення при більших потоках азоту FN2. Вміст азоту в плівках Ta-Si-N збільшується від 0 до 50 ат.% при збільшенні співвідношення потоків FN2/FAR від 0 до 20%, оскільки все більша кількість атомів реактивного азоту вбудовується в зростаючу плівку під час процесу осадження, середня швидкість якого ~ 35 нм/хв. Із збільшенням концентрації азоту в плівках Ta-Si-N, позиція дифракційних піків зміщується в сторону менших кутів, напівширина піків збільшується та інтенсивність зменшується, вказуючи на аморфізацію плівок, що фактично означає зміну близького порядку атомів Ta та Si (відстань між атомами збільшується). Отже, аморфізація при додаванні або/та збільшенні концентрації азоту в плівках Ta-Si-N, приводить до збільшення температури ії кристалізації, а також до збільшення термічної стабільності контактних структур на їх основі. З уваги на високо метастабільну аморфну структуру та відносно низький питомий електроопір (750 МКОМ·см) плівок Ta34Si25N41, було досліджено їх антидифузійні властивості в структурах Au-,Ag/барєр/GAAS та Au/барєр/GAN.