Přejít k obsahu


High-rate reactive high-power impulse magnetron sputtering of hafnium dioxide films

Citace: BELOSLUDTSEV, A., REZEK, J., VLČEK, J., HOUŠKA, J., ČERSTVÝ, R. High-rate reactive high-power impulse magnetron sputtering of hafnium dioxide films. Garmisch-Partenkirchen, Německo, 2014.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: High-rate reactive high-power impulse magnetron sputtering of hafnium dioxide films
Rok vydání: 2014
Autoři: Alexandr Belosludtsev , Ing. Jiří Rezek Ph.D. , Prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc. , Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Ing. Radomír Čerstvý
Abstrakt CZ: Pro depozici densifikovaných stechiometrických vrstev HfO2 bylo použito vysokovýkonové pulzní magnetronové naprašování s pulzním řízením průtoku reaktivního plynu (kyslíku). Vrstvy byly deponovány pomocí silně nevyváženého magnetronu s planárním hafniovým terčem o průměru 100 mm ve výbojové směsi argonu a kyslíku při tlaku argonu 2 Pa. Opakovací frekvence byla 500 Hz při průměrné hustotě výkonu na terč 5 W/cm^2 až 54 W/cm^2 a střídě 2,5 % až 10 %. Substráty byly na plovoucím potenciálu ve vzdálenosti 100 mm od terče a jejich teplota při depozici nepřesáhla 165 °C. Běžných depozičních rychlostí (kolem 15 nm/min) bylo dosaženo při výkonové hustotě na terč 5 W/cm^2. Optimalizované umístění přívodů kyslíku u terče a jejich orientace směrem k povrchu substrátu vylepšlily kvalitu vrstev minimalizací vzniku mikrooblouků na terči a dále zvýšily depoziční rychlosti vrstev HfO2 až na 345 nm/min při výkonové hustotě na terč 45 W/cm^2 a střídě 10 %. Tato depoziční rychlost je přibližně 3/4 ve srovnání s depoziční rychlostí samotného hafnia při stejných podmínkách. HfO2 vrstvy vykazovaly krystalickou monoklinickou fázi, tvrdost 15 ? 18 GPa, index lomu 2,06 ? 2,12 a extinkční koeficient 0,0001 ? 0,001 (obojí při vlnové délce 550 nm).
Abstrakt EN: High-power impulse magnetron sputtering with a pulsed reactive gas (oxygen) flow control was used for high-rate reactive depositions of densified stoichiometric hafnium dioxide films. The depositions were performed using a strongly unbalanced magnetron with a planar hafnium target of 100 mm diameter in argon-oxygen gas mixtures at the argon pressure of 2 Pa. The repetition frequency was 500 Hz at the average target power density from 5 W/cm^2 to 54 W/cm^2 during a deposition with duty cycles from 2.5 % to 10 %. The substrate temperatures were less than 165 °C during the depositions of films on a floating substrate at the distance of 100 mm from the target. Usual deposition rates, being around 15 nm/min, were achieved for the target power density of 5 W/cm^2. An optimized location of the oxygen gas inlets above the target and their orientation to the substrate surface made it possible to improve quality of the films due to minimized arcing at the sputtered target and to enhance their deposition rates up to 345 nm/min for the hafnium dioxide films at the target power density of 54 W/cm^2 and the duty cycle of 10 %. This deposition rate was about 75 % of that achieved for pure hafnium films prepared under similar conditions. The hafnium dioxide films were crystalline with a monoclinic phase. They exhibited hardness of 15 ? 18 GPa, refractive index of 2.06 ? 2.12 and extinction coefficient of 0.0001 ? 0.001 (both at the wavelength of 550 nm).
Klíčová slova

Zpět

Patička