Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 4/2013

01.04.2013

Influence of nitrogen gas flow rate on the structural, morphological and electrical properties of sputtered TiN films

verfasst von: Nishat Arshi, Junqing Lu, Yun Kon Joo, Chan Gyu Lee, Jae Hong Yoon, Faheem Ahmed

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 4/2013

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this work, nanocrystalline titanium nitride (TiN) films have been deposited by reactive DC magnetron sputtering technique on the Si/SiO2 (100) substrates. The influence of nitrogen gas flow rate [0, 3, 5, 7 and 9 sccm (standard cubic centimeter per minute)] on the structural, morphological and electrical properties of the nanocrystalline TiN films has been studied. As-deposited TiN films have been characterized by using X-ray diffraction (XRD), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), FESEM (field emission scanning electron microscopy) and four point probe resistivity measurement, respectively. The XRD patterns revealed the HCP symmetry for pure Ti (N2 = 0 sccm) with (002) preferred orientations, and the FCC symmetry for TiN (N2 = 3, 5, 7 and 9 sccm) films having (111) preferred orientations. The lattice parameters were found to be a = 2.950 Ǻ, c = 4.681Ǻ for the Ti (N2 = 0 sccm) film and a = 4.250Å for the TiN films. The presence of different phases such as TiN and TiO2 were confirmed by XPS analysis. The FESEM images showed a smooth morphology of the film with columnar grain structures. The grain size of the TiN films was found to decrease from 22 to 15 nm as the nitrogen flow rate is increased from 0 to 9 sccm. The electrical resistivity measurement showed that the resistivity of the film increased from 11 × 10−6 to 17 × 10−6 Ohm cm on increasing nitrogen flow rate from 3 to 9 sccm, having the lowest resistivity of 11 × 10−6 Ohm cm for the film deposited at 3 sccm nitrogen flow.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat S. Veprek, G.J. Maritza, V. Heijman, P. Karvankova, J. Prochazka, Thin Solid Films 476, 1 (2005)CrossRef S. Veprek, G.J. Maritza, V. Heijman, P. Karvankova, J. Prochazka, Thin Solid Films 476, 1 (2005)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat P. Patsalas, C. Charitidis, S. Logothetidis, C.A. Dimitriadis, O. Valassiades, J. Appl. Phys. 86, 5296 (1999)CrossRef P. Patsalas, C. Charitidis, S. Logothetidis, C.A. Dimitriadis, O. Valassiades, J. Appl. Phys. 86, 5296 (1999)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S.H. Chung, M. Lachab, T. Wang, Y. Lacroix, D. Basak, Q. Fareed, Y. Kawakami, K. Nishino, S. Sakai, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 4749 (2000)CrossRef S.H. Chung, M. Lachab, T. Wang, Y. Lacroix, D. Basak, Q. Fareed, Y. Kawakami, K. Nishino, S. Sakai, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 4749 (2000)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat G. Gagnon, J.F. Currie, C. Beique, J.L. Brebner, S.G. Gujrathi, L. Onlett, J. Appl. Phys. 75, 1565 (1994)CrossRef G. Gagnon, J.F. Currie, C. Beique, J.L. Brebner, S.G. Gujrathi, L. Onlett, J. Appl. Phys. 75, 1565 (1994)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat I. Petrov, L. Hultman, U. Helmersson, J.E. Sundgren, J.E. Greene, Thin Solid Films 169, 299 (1989)CrossRef I. Petrov, L. Hultman, U. Helmersson, J.E. Sundgren, J.E. Greene, Thin Solid Films 169, 299 (1989)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat N. Arshi, J. Lu, Y.K. Joo, C.G. Lee, J.H. Yoon, F. Ahmed, Mater. Chem. Phys. 134, 839 (2012)CrossRef N. Arshi, J. Lu, Y.K. Joo, C.G. Lee, J.H. Yoon, F. Ahmed, Mater. Chem. Phys. 134, 839 (2012)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat P. Patsalas, C. Charitidis, S. Logothetidis, Surf. Coat. Technol. 125, 335 (2000)CrossRef P. Patsalas, C. Charitidis, S. Logothetidis, Surf. Coat. Technol. 125, 335 (2000)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Y.W. Bae, Y.W. Lee, T.S. Bessman, T.J. Blau, Appl. Phys. Lett. 65, 1895 (1995)CrossRef Y.W. Bae, Y.W. Lee, T.S. Bessman, T.J. Blau, Appl. Phys. Lett. 65, 1895 (1995)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat N. Arshi, J. Lu, B.H. Koo, C.G. Lee, F. Ahmed, Appl. Surf. Sci. 258, 8498 (2012)CrossRef N. Arshi, J. Lu, B.H. Koo, C.G. Lee, F. Ahmed, Appl. Surf. Sci. 258, 8498 (2012)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat K. Yokota, K. Nakamura, T. Kasuya, S. Tamura, T. Sugimoto, K. Akamastsu, K. Nakao, F. Miyashita, Surf. Coat. Technol. 158–159, 690 (2002)CrossRef K. Yokota, K. Nakamura, T. Kasuya, S. Tamura, T. Sugimoto, K. Akamastsu, K. Nakao, F. Miyashita, Surf. Coat. Technol. 158–159, 690 (2002)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S. Chatterjee, S. Chandrashekhar, T.S. Sudarshan, J. Mater. Sci. 27, 3409 (1992)CrossRef S. Chatterjee, S. Chandrashekhar, T.S. Sudarshan, J. Mater. Sci. 27, 3409 (1992)CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat D.R. McKenzie, Y. Yin, W.D. McFall, N.H. Hoang, J. Phys. Cond. Mater. 8, 5883 (1996)CrossRef D.R. McKenzie, Y. Yin, W.D. McFall, N.H. Hoang, J. Phys. Cond. Mater. 8, 5883 (1996)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J. Pelleg, L.Z. Zevin, S. Lungo, N. Croitoru, Thin Solid Films 197, 117 (1991)CrossRef J. Pelleg, L.Z. Zevin, S. Lungo, N. Croitoru, Thin Solid Films 197, 117 (1991)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat G.B. Harris, Philos. Mag. 43, 113 (1952) G.B. Harris, Philos. Mag. 43, 113 (1952)
18.
Zurück zum Zitat W. Ensinger, Nucl. Instr. Methods, Phys. Res. B, 127/128, 796 (1997) W. Ensinger, Nucl. Instr. Methods, Phys. Res. B, 127/128, 796 (1997)
19.
Zurück zum Zitat B.E. Warren, X-ray Diffraction (Addison Wesley Publishing Co., London, 1969) B.E. Warren, X-ray Diffraction (Addison Wesley Publishing Co., London, 1969)
21.
Zurück zum Zitat E. Galvanetto, F.P. Galliano, F. Borgioli, U. Bardi, A. Lavacchi, Thin Solid Films 384, 223 (2001)CrossRef E. Galvanetto, F.P. Galliano, F. Borgioli, U. Bardi, A. Lavacchi, Thin Solid Films 384, 223 (2001)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat J. Zhao, E.G. Garza, K. Lam, C.M. Jones, Appl. Surf. Sci. 158, 246 (2000)CrossRef J. Zhao, E.G. Garza, K. Lam, C.M. Jones, Appl. Surf. Sci. 158, 246 (2000)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat M. Guemmaz, G. Moraitis, A. Mosser, M. A. Khan, J.C. Parlebas, J. Phys. Condens. Matter. 9, 8453 (1997) M. Guemmaz, G. Moraitis, A. Mosser, M. A. Khan, J.C. Parlebas, J. Phys. Condens. Matter. 9, 8453 (1997)
24.
Zurück zum Zitat I. Bertoti, Surf. Coat. Technol. 151/152, 194 (2002) I. Bertoti, Surf. Coat. Technol. 151/152, 194 (2002)
25.
Zurück zum Zitat H.Z. Wu, T.C. Chou, A. Mishra, S.C. Gujrathi, Thin Solid Films 191, 55 (1990)CrossRef H.Z. Wu, T.C. Chou, A. Mishra, S.C. Gujrathi, Thin Solid Films 191, 55 (1990)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat M.A. Lewis, D.A. Glocker, J. Jorne, J. Vac. Sci. Technol., A 7, 1019 (1989)CrossRef M.A. Lewis, D.A. Glocker, J. Jorne, J. Vac. Sci. Technol., A 7, 1019 (1989)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat S. Inoue, K. Tominaga, R.P. Howson, K. Kusaka, J. Vac. Sci. Technol., A 13, 2808 (1995)CrossRef S. Inoue, K. Tominaga, R.P. Howson, K. Kusaka, J. Vac. Sci. Technol., A 13, 2808 (1995)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat R. Kroger, M. Eizenberg, C. Marcadal, L. Chen, J. Appl. Phys. 91, 5149 (2002)CrossRef R. Kroger, M. Eizenberg, C. Marcadal, L. Chen, J. Appl. Phys. 91, 5149 (2002)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat W. Sinke, G.P.A. Frijlink, F.W. Saris, Appl. Phys. Lett. 47, 471 (1985)CrossRef W. Sinke, G.P.A. Frijlink, F.W. Saris, Appl. Phys. Lett. 47, 471 (1985)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat J.E. Sendgren, B.O. Johansson, A. Rockett, S.A. Barnett, J.E. Greene, Physics and Chemistry of Protective Coatings (American Institute of Physics, New York, 1986), p. 95 J.E. Sendgren, B.O. Johansson, A. Rockett, S.A. Barnett, J.E. Greene, Physics and Chemistry of Protective Coatings (American Institute of Physics, New York, 1986), p. 95
33.
Zurück zum Zitat N. Saoula, S. Djerourou, K. Yahiaoui, K. Henda, R. Kesri, R.M. Erasmusand, J.D. Comins, Surf. Interface Anal. 42, 1176 (2010)CrossRef N. Saoula, S. Djerourou, K. Yahiaoui, K. Henda, R. Kesri, R.M. Erasmusand, J.D. Comins, Surf. Interface Anal. 42, 1176 (2010)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat K. Yokota, K. Nakamura, T. Kasuya, K. Mukai, M. Ohnishi, J. Phys. D Appl. Phys. 37, 1095 (2004)CrossRef K. Yokota, K. Nakamura, T. Kasuya, K. Mukai, M. Ohnishi, J. Phys. D Appl. Phys. 37, 1095 (2004)CrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat R.M. Charatan, M.E. Gross, D.J. Eaglesham, J. Appl. Phys. 76, 4377–4382 (1994)CrossRef R.M. Charatan, M.E. Gross, D.J. Eaglesham, J. Appl. Phys. 76, 4377–4382 (1994)CrossRef
37.
38.
Zurück zum Zitat B. Subramanian, R. Ananthakumar, M. Jayachandran, Surf. Coat. Technol. 205, 3485 (2011)CrossRef B. Subramanian, R. Ananthakumar, M. Jayachandran, Surf. Coat. Technol. 205, 3485 (2011)CrossRef
Metadaten
Titel
Influence of nitrogen gas flow rate on the structural, morphological and electrical properties of sputtered TiN films
verfasst von
Nishat Arshi
Junqing Lu
Yun Kon Joo
Chan Gyu Lee
Jae Hong Yoon
Faheem Ahmed
Publikationsdatum
01.04.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 4/2013
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-012-0905-4

Weitere Artikel der Ausgabe 4/2013

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 4/2013 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt