EFECTO DE LA TEMPERATURA DEL SUSTRATO EN LA RUGOSIDAD E ÍNDICE DE REFRACCIÓN EN EL VISIBLE E INFRARROJO CERCANO DE PELÍCULAS DELGADAS DE NITRURO DE TANTALIO

SUBSTRATE TEMPERATURE EFFECT ON THE VISIBLE AND NEAR-INFRARED REFRACTIVE INDEX AND ROUGHNESS OF THIN FILMS OF TANTALUM NITRIDE

El presente trabajo ha sido desarrollado con la finalidad de determinar el efecto del incremento de la temperatura de sustrato sobre su índice de refracción y rugosidad de películas delgadas de nitruro de tantalio (TaN). Las películas delgadas de TaN fueron depositadas sobre obleas de silicio (100) y (111), por la técnica de pulverización magnética reactiva con corriente continua, utilizando una mezcla de gases argón-nitrógeno, a temperaturas de sustratos de 473 K, 573 K y 673 K respectivamente. La caracterización de las muestras fueron realizadas con un difractómetro de rayos X (XRD), la técnica de espectroscopia electrónica Auger (AES), un microscopio electrónico de barrido (SEM), un elipsómetro espectral (SE) y un microscopio de fuerza atómica (AFM). Las películas delgadas de TaN sintetizadas tuvieron una estructura cristalina cúbica centrada en la cara (fcc), que no cambió con el aumento de temperatura, sin embargo aparecen nuevas direcciones de los planos cristalográficos y las intensidades de los picos de difracción disminuyeron. Las muestras estuvieron compuestas de tantalio (65 %), nitrógeno (28 %), oxígeno (5,3 %), carbono y argón. El índice de refracción disminuyó con el incremento de temperatura para longitudes de onda entre el rango visible e infrarrojo cercano 4000 - 12000 Å, mientras que la rugosidad aumentó a medida que la temperatura incrementó, evidenciando un comportamiento no estable.

This work has been developed with the objective to determine the effect of the increase in temperature of substrate on its refractive index and roughness of thin films of tantalum nitride (TaN). The thin films of TaN were deposited on (100) and (111) silicon wafers, by the technique of reactive magnetron sputtering with the direct current using a mixture of argon-nitrogen gases at substrate temperatures of 473 K, 573 K and 673 K, respectively. The Samples were characterized with an X-ray diffractometer (XRD), the Auger electron spectroscopy (AES) technique, a scanning electron microscope (SEM), a spectral ellipsometer (SE) and an atomic force microscope (AFM). The synthesized TaN thin films had a face-centered cubic (fcc) crystal structure, which did not change with increasing temperature, however; new directions of the crystallographic planes appear and the intensities of the diffraction peaks decreased. The samples were composed of tantalum (65 %), nitrogen (28 %), oxygen (5.3 %), carbon and argon. The refractive index decreased with increasing temperature for wavelengths between the visible and near-infrared range 4000 - 12 000 Å, while the roughness increased as the temperature increased, evidencing non-stable behaviour.