УДК 621.382.2/3
ТЕШЕВ Р.Ш.*, КУЗНЕЦОВ Г.Д.**
нейтралей в возбужденном состоянии.

Пленки формировались распылением вольфрамовой мишени пучком
ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ
ионов аргона и азота. Концентрация азота С(N2) в смеси газов Ar+N2
В СИСТЕМЕ АРСЕНИД ГАЛЛИЯ-НИТРИД ВОЛЬФРАМА
изменялась от 0 до 100 %. Оже-пик вольфрама в пленке, снятой при С(N2)

= 30%, отличается от пика чистого вольфрама, что предполагает наличие
* Кабардино-Балкарский государственный университет Россия,
химического взаимодействия вольфрама и азота.
г.Нальчик, ул. Чернышевского,173. (866-22)5-18-88, E-
Совместный анализ состава азотосодержащих пленок, отмеченными
mail:dmct@kbsu.ru,
выше методами, дает определенное основание утверждать об образовании
** Московский государственный институт стали и сплавов
соединений типа WN и WN2 (рис.1). Образование химического
(технологический университет),
соединения - нитрида вольфрама при ионно-лучевом распылении
Россия, г.Москва, Ленинский проспект, 4, 955-00-31,
наблюдается уже при температуре подложки 40 - 500 . Образование
факс (095)238-8133, E-mail:prof-kuznezov@mtu-net.ru
нитридов, в принципе, может происходить либо на мишени, либо в

пролетном прост-ранстве между мишенью и подложкой, либо на
Использование ионно-плазменных процессов, в том числе ионно-
подложке.
лучевого распыления, для получения тонких пленок и покрытий нитридов
Был проведен прямой анализ состава вольфрамовой мишени после
тугоплавких
металлов
во
многом
определяет
возможность
облучения ее ионами азота с энергией 1000 эВ, плотностью ионного тока
совершенствования технологии создания и увеличения сложности изделий
0,1 мА/см2 (плотность потока ионов составляла 6*1014 см -2 с -1) и дозой
электронной техники, в частности, больших и сверхбольших интегральных
воздействия 1*1018 см -2 . Электронная оже-спектроскопия показала лишь
схем с барьером Шоттки.
наличие незначительного количества азота (на уровне 10 имп/c) в
В настоящей работе обобщаются и анализируются результаты по
приповерхностном слое мишени, без изменения формы пика вольфрама.
возможности и особенностям низкотемпературного получения пленок
Вторичная ионная масс-спектрометрия также не показала наличия масс,
нитридов тугоплавких металлов и в, первую очередь, нитрида вольфрама
соответствующих нитридным фазам в этом слое.
на арсениде галлия ионно-лучевым распылением[1,2]. Использовалась
Таким
образом,
можно
констатировать, что образование
высоковакуумная
безмаслянная
установка,
с
предварительным
химического соединения в условиях реактивного ионно-лучевого
разрежением до 1*10-6 Па и рабочим разрежением до 10-3 Па. Применялся
распыления металлической мишени происходит на поверхности подложки,
источник ионов с полым катодом, обеспечивающий напряжение разряда
куда по отдельности поступают частицы вольфрама и азота (атомы, ионы,
45-50В, ток разряда 1,1 А; при этом плотность ионного тока на мишень
димеры и т.п.).
достигала 4 А/м2 . Максимальный ионный ток на мишень составлял 5 мА,
В пленках, полученных при подаче ионов азота на подложку,
потенциал мишени изменялся от 200 до 5000 В. В экспериментах
наблюдается определенное уменьшение содержания W и увеличение
предусматривалась подача отрицательного потенциала на подложку,
содержания WN и WN2 , что свидетельствует о протекании реакций
достигающего -500 В. Скорость роста пленки варьировалась в пределах
образования нитридов, вызванных отжигом : W+N- WN и W+2N - WN2 .
0,01 - 0,1 нм/с. В качестве подложек использовались пластины арсенида
Измерение барьерных характеристик гетероструктур WNx/GaAs
галлия марок АГП и САГ диаметром 40 мм, ориентацией (100), с
проводилось при получении функционального слоя WNx при
применением стандартной предварительной обработки и прогрева в
потенциале на мишени Vm = 3 кВ, температуре подложки Тn =500 C,
рабочей камере при 3000 С в течение 30 минут. Мишень представляла
содержании азота в смеси Ar + N2 C(N2 ) = 20-40% и остаточном
собой диск диаметром 80 мм, изготовленный из вольфрама марки ВЧ.
разрежении Рост = 5*10-6 Па без приложения потенциала к подложке. До
Особенности образования нитридов металлов в условиях ионно-
отжига высота барьера составляла fБ =0,70 эВ при коэффициенте
лучевого распыления связаны с тремя принципиальными отличиями от
идеальности n=1,10. Отжиг этих гетероструктур в вакууме при 8500 С в
термической активации процесса. Они заключаются в наличие ионной
течение 15 мин приводит к увеличению высоты барьера до fБ =0,74 эВ и
компоненты в потоке распыленных и осаждающихся на подложку частиц,
снижению коэффициента идеальности до n=1,05. Повышение температуры
в повышенной энергии нейтральных частиц и в нахождении этих
подложки свыше 5000 С в процессе роста пленки приводит к

незначительному увеличению коэффициента идеальности до n = 1,08 -

1,10. Эти параметры определяют приемлемость данных гетероструктур для
1. Kwok S.P. // J.Vac. Sci. Technol. (B), 1986,v.4 6, р. 1383-1391.
использования в качестве контакта Шоттки. Параметры барьера
2. Галанин С.Г., Кузнецов Г.Д., Толстогузов А.Б. и др. // Физика и химия
существенно зависят как от потенциала мишени, так и потенциала
обработки материалов, 1993, 5, с.87-92.
подложки (рис.2).

Важной проблемой в практическом применении нитридных пленок
для создания контактов на арсениде галлия с малыми геометрическими
размерами (0,2 - 2,0 мкм), является обеспечение минимального
расхождения коэффициентов термического расширения (КТР). По
различным данным напряжения в гетероструктуре WNx/GaAs могут
находиться на уровне 3*108 Па.
Одной из возможностей обеспечить минимальное расхождение КТР
материалов пленки и подложки является получение нитридных пленок
более сложного состава путем добавления к вольфраму другого металла.
Вольфрам обеспечивает термостабильность пленки и параметры барьера, а
металл добавки, снижает расхождение КТР пленки и подложки и может
снизить удельное электросопротивление пленки.

Рис.1

Рис.2

Рис.1.ВИМС - профили распределения элементов по глубине
гетерострутуры WNx/GaAs.Vm=3кВ, Тn=500C, C(N2)=30%; Уровень шума
10 имп/с.
Рис.2.Зависимость коэффициента идеальности n и высоты барьера fб от
потенциала подложки.
Имеется принципиальная перспектива получения мононитридных
пленок тугоплавких металлов, путем использования дополнительного
низкоэнергетического ионного воздействия на пленку непосредственно в
процессе ее формирования.