AlN film deposition as a semiconductor device

Deposición de películas de AlN como dispositivos semiconductores

Películas de AlN fueron depositados por la técnica de deposición por láser pulsado (PLD), utilizando un láser Nd: YAG con una longitud de onda de 1064 nm. Las películas fueron depositadas en una atmósfera de nitrógeno como gas de trabajo; como cátodo se usó aluminio de alta pureza (99,99%). Las películas fueron depositadas con una fluencia del láser de 2,28 J/cm2  durante 10 minutos sobre sustratos de silicio (100). La presión de trabajo fue de 9 x 10-3 mbar y la temperatura del sustrato se varió desde 200 °C a 630 °C. El espesor medido por perfilometría fue de 150 nm para todas las películas. Además se fabricaron los dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW) con una configuración Mo/AlN/Si, empleando AlN-bufer y un canal de Mo. La morfología y la composición de las películas se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y energía dispersiva de rayos X de análisis (EDX), respectivamente. Los espectros de reflectancia óptica y color de coordenadas de las películas se obtuvieron por la técnica óptica reflectometría espectral en el rango de 400-900 cm-1 por medio de un espectrofotómetro Ocean Optics 2000. En este trabajo se encontró una clara dependencia de las propiedades morfológicas, reflectancia, pureza dominante, longitud de onda del color, la respuesta de frecuencia y velocidad de la onda acústica en términos de la temperatura aplicada al sustrato. Se observó una reducción en la reflectancia de aproximadamente 30% y aumento de velocidad de la onda acústica de aproximadamente 1,3% cuando la temperatura se incrementó desde 200 °C a 630 °C.

Introducción

Los nitruros metálicos basados en el nitruro de aluminio (AlN) son de gran interés por sus propiedades eléctricas, ópticas y acústicas (Men y Lin., 2006; Ristoscu et al., 2005). Su dureza y coeficientes térmicos de expansión son comparables a los del silicio (Si). El AlN se utiliza para dispositivos de ondas acústicas sobre Si, revestimientos ópticos para componentes de naves espaciales, disipadores de calor en aplicaciones de embalaje electrónico, así como dispositivos electroluminiscentes en el rango de longitudes de onda de 215 nm al extremo azul del espectro óptico (Ristoscu et al., 2005). Algunas propiedades ópticas cercanas al band gap fundamental del AlN han sido reportadas por Yamashita et al. desde 1979 (Yamashita et al., 1979); varios estudios teóricos han sido bien documentados (Christensen y Gorczyca, 1994; Hughes et al., 1997); sin embargo, los datos experimentales confiables (Ristoscu et al., 2005) han sido reportados muy recientemente debido a que tanto la calidad de las muestras como las técnicas espectroscópicas sólo han sido mejoradas sustancialmente durante los últimos años.