Struktura i właściwości elektroniczne warstw AIN wytwarzanych w reaktywnym procesie rozpylania magnetronowego

W artykule przedstawione zostaly wyniki badań dotyczące struktury i właściwości elektronicznych warstw AIN otrzymywanych w procesie pulsacyjnego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeprowadzone badania pokazały, że zastosowanie metody rozpylania magnetronowego w układzie "gemini" jest skutecznym sposobem wytworzenia w temperaturze otoczenia (RT) cienkich, transparentnych warstw AIN odznaczających się wystarczającą adhezją do podloży krzemowych. Otrzymywane przez nas warstwy azotku glinu, wzrastające w kierunku <002> odznaczały się nanokrystaliczną strukturą heksagonalnego AIN o parametrze sieci zgodnym z danymi literaturowymi, wartością energetycznej przerwy wzbronionej ok. 5 ... 6 eV oraz wartością napięcia przebicia ok. 3,5...4,4 MV/cm. Z badań autorów wynika, że szczególnie korzystnym zespołem cech strukturalnych oraz właściwości elektronicznych odznaczały się warstwy wytwarzane przy ciśnieniu mieszaniny gazów Ar+N₂, w zakresie 1 ... 2 Pa. Warstwy takie wydają się szczególnie predestynowane do wykorzystania, jako dielektryk bramkowy w strukturze tranzystorów MISFET.

---

In the present paper we show the results of our investigation concerning a structure and the electrical properties of the AIN layers produced by the non-reactive magnetron sputtering process. Our results show that application of magnetron sputtering in "Gemini" mode allows for effective and room-temperature (RT) deposition on thin, transparent AIN films with good adhesion to Si substrates. Obtained films, growing in <002> crystallographic orientation have nanocrystalline structure of hexagonal AIN with crystallographic parameters staying in agreement with data published so far, the dielectric constant value (εri) equal from 5 to 6.5 and and critical electric field intensity (ΕBR) from 3.6 to 4.4 MV cm⁻¹. The results show that the promising morphology, phase composition and good electrical properties have the films deposited in Ar/N₂, pressure range from 1 to 2 Pa. It makes those deposited material suitable for application in novel microelectronic devices like MISFET transistor.