Titàn Nitride Films

Lè swit oswa evapore, Titàn se yon metal trè reyaktif ki fasilman fòme nitirid, oksid oswa carbides. Nitride Titanium (TiN) gen yon estrikti NaCl ki estab sou yon entèval konpozisyon laj ki pèmèt tou de faz anba-ak overstoichiometric. Nan kontni azòt ba nan yon konpayi asirans inaktif (eg Argon) tou yon faz Ti N ₂ se posib.

Nitride Titan gen yon dite segondè, epi yon rezistans wo kont korozyon ak yon rezistans ba elektrik yon ti jan pi ba pase pi Ti. Anplis de sa mens TiN fim ka montre dite pi wo pase ak rezistivite pi ba pase valè ekilibre valè. Youn nan aplikasyon ki pi toupatou nan fim TiN se nan mete pwoteksyon nan zouti koupe tankou egzèsis ak moulen ak nan Bits zouti te fè soti nan zouti asye oswa gwo vitès asye. Sou foumi metal difisil pou vire ak moulen TiN fim souvan se kouch eksteryè a nan yon kouch multi. Pou CVD aplikasyon sa a se metòd la depozisyon ki pi itilize akòz posibilite pou rad anpil gwo an menm tan.

Nan microelectronics TiN yo itilize kòm yon metal pòtay nan estrikti MOS paske nan rezistans la ki ba, men tou kòm yon baryè difizyon. Stoichiometric (Ti / N = 1) TiN a sanble ak lò vizyèlman e sa fè li popilè pou penti dekoratif pou mont ak lòt objè yo. Nitride Titan se materyèl byokonpatib ak pwopriyete sa a te bay monte nan yon gwo jaden nan aplikasyon pou nan medikaman, tankou enplantasyon chirijikal. Pwopriyete tipik nan yon kouch komèsyal, Tibolojik TiN (Balinit ® A) se yon dite nan 2300 HV ak yon estabilite tèmik jiska 600 ° C. Gwo enterè endistriyèl la ak divès kalite aplikasyon pou TiN mens fim te souvan fè yo objè rechèch popilè kote anpil diferan PVD-metòd yo te teste ak rezilta pwopriyete fim yo te etidye.

Gen kèk egzanp ki komen nan souvan itilize PVD metòd yo se evaporasyon gwo bout bwa elèktron, sputtering magnetron, ak kadodik depo arc. Yon gwoup Taiwanyen te etidye TiN depo pa yon reyaktif kowòdone izolasyon kowòdone (HCD-IP) kowòdone. Nan metòd sa a, yon kad RF kreyol itilize kòm yon elèktron elektwonik ki ba anpil vòltaj pou evaporasyon gwo bouton elèktwonik yon Ti-cruible ak pou simanyon atomasyon metal atom ak gaz (Ar ak N ₂ ) molekil. Kondisyon depo tipik yo se yon pouvwa RF nan 6 kW, yon presyon k ap travay nan 0.29 Pa (2.2 mTorr) ak yon aplike DC patipri sub-40V.

Oryantasyon a pi pito nan te jwenn fim yo TiN te pou pifò kondisyon depozisyon espesyalman pou filmsthicker pase 1 μm. Dite fim sa yo te ogmante avèk ogmante tiye teksti koyefisyan epi li te satire nan 28 GPa kòm koyefisyan an pwoche bò inite. Gwoup la tou te etidye enfliyans nan bonbadman ion sou oryantasyon pi pito nan fim kristalin TiN pa varye vòltaj la patipri, pouvwa a depo, ak azòt a presyon pasyèl. Yo te jwenn bonbadman iyon pou lakòz akimilasyon souch oswa domaj lasi ak oryantasyon an pi pito nan tanperati depo ki detèmine pa ki nan fenomèn sa yo ki domine. Oryantasyon an pi pito devlope nan akimilasyon souch ak oryantasyon an nan domaj lasi. Oryantasyon nan tèmodinamik favorab rive lè pa gen okenn bonbadman ion prezan. Pli lwen, gwoup la mennen ankèt sou ki jan porosite a nan fim TiN te enfliyanse pa tanperati a depo, tan depo, ak bonbadman ion. Yo konkli ke tan depo long oswa tanperati ki wo ak yon wo degre nan bonbadman ion diminye porosite e ke bonbons ion tou afekte gwosè grenn jaden ak oryantasyon pi pito. Fim dans gen swa gwo grenn oswa grenn ti ak Koefisyan teksti segondè.

Teknik komèsyal pou sputtering reyaktif magnetron yo te souvan aplike pou depoze ti fim yo. Guruvenket et al. yo te etidye enfliyans nan bonbadman ion ak oryantasyon substrate sou pwopriyete tiN fim depoze sou Si substrats nan yon DC planèt sistèm mayetik. Fim depoze nan yon presyon total de 0.1 Pa ak patipri negatif sou Si substrats te gen yon oryantasyon pi pito nan TiN pandan ke li te TiN pou fim depoze sou Si substrates. Gwosè a diminye lè patipri a diminye soti nan +20 V nan valè negatif men Lè sa a, rete prèske konstan pou patipri desann nan -60 V. Nan patipri negatif grenn yo te pi piti sou Si pase sou Si. Enfliyans nan presyon azòt an pati sou pwopriyete yo nan reyaktif DC magnetron sputtered TiN fim te etidye pa Meng et al. Fim yo ak oryantasyon pi pito yo te depoze sou substrates glas gratèl nan yon presyon total de 0.8 Pa pandan presyon azòt nan pati nan varye soti nan 0.08 a 0.3 Pa Rezilta yo te ke koyefisyan nan teksti TiN diminye ak ogmante presyon nitwojèn pasyèl pandan y ap gwosè a grenn jaden ogmante. Lòt metòd komen pou depoze nan fim nitriid mens fim yo baze sou depo arc kododik. De metòd sa yo te prezante pa Martin et al. : depoze arb filtre (FAD) ak iyon ede depo arc (IAAD). FAD ki te itilize pou TiN depo sou chofe ak partial Si ak asye asye (350 ° C) nan yon atmosfè nitwojèn. Nan konfigirasyon sa a estrès la ak dite ka kontwole pa varye patipri a.

Nan IAAD yon sous iyon an, ki pwovizyon N ₂ + ions ak yon enèji fiks nan 500 eV, se ajoute nan sistèm nan FAD. Sa a konfigirasyon pèmèt depo sou satire si ak carbon substrates ak kontwòl sou stoichiometry pa aktyèl la gwo bout bwa ion. Pousantaj yo depozisyon yo te 100 nm / min (6 μm / h) pou tou de dispozitif. Gen enfliyans nan kondisyon depozisyon sou kristal ak mikrostruktur te etidye trè anpil ak plizyè modèl yo te prezante. Youn nan modèl sa yo te prezante pa Zhao et al. ak rele "An jeneral modèl enèji". Modèl la gen pou objaktif pou eksplike evolisyon nan oryantasyon pi pito nan tiN fim depoze pa yon metòd depozisyon arb filtre filtre ak se fo sou bonbadman an ion nan fim nan. Li baze sou minimize yon enèji total ki se sòm enèji sifas la, enèji a souch, ak yon "kanpe enèji" ki defini kòm dansite enèji depoze nan iyon sou yon direksyon sèten cristalline. Nan epesè fim piti enèji sifas la domine sou enèji a souch ak preferans TiN oryantasyon an ta dwe. Nan yon epesè fim ogmante oswa yon patipri ogmante enèji a souch vin domine ki mennen nan yon oryantasyon pi pito nan TiN. Nan yon patipri trè wo yon responè fèt ak enèji nan rete vin domine ak oryantasyon an TiN vin youn nan pi pito. Chèchè Lòt yo te aplike modèl zòn estriktirèl Thornton lan orijinal devlope pou sputtering nan fim metal pi bon tou pou depo TiN fim. Tout bagay sa yo ak apwòch yo trè enpòtan nan konpreyansyon nan pwopriyete fim depoze nan sistèm ki pa konvansyonèl tankou sa yo ki itilize nan travay la PhD prezan.