مروری بر روش ‌های لایه ‌نشانی و خواص لایه‌های نازک نیترید تانتالوم

نیترید تانتالوم   (tan)  به دلیل خواص منحصر به فردی مانند سختی بالا و مقاومت بالا در برابر سایش و همچنین مقاومت الکتریکی پایدار، در صنایع مکانیکی و میکروالکترونیک به طور گسترده استفاده می شود. نظر به اهمیت موضوع، در مقاله حاضر، با در نظر گرفتن مراجع معتبر، بررسی جامعی از پیشرفت‌های تحقیقاتی در زمینه روش‌های لایه‌­نشانی، روش‌های مشخصه یابی، خواص و کاربردهای لایه‌های نازک نیترید تانتالوم به عمل آمده است. به این منظور، ابتدا  تولید و لایه نشانی این لایه‌­های نازک  توسط روش‌هایی مانند رسوب‌دهی فیزیکی (pvd)، کندوپاش مگنترون rf پالسی و فرکانس رادیوییdc مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین در ادامه، خواص ساختاری، میکروسکوپی، الکتریکی، اپتیکی، مکانیکی و تریبولوژیکی لایه های نازک نیترید تانتالوم به طور جامع مورد بحث قرار گرفته‌­اند. به این منظور از تحلیل الگوهای پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ الکترون روبشی، محاسبه نرخ سایش لایه ها، تاثیر تغییر محتوای نیتروژن ولتاژ بایاس بستر بر روی تنش پسماند لایه‌ها، تغییر سختی و  مدول الاستیک لایه‌های نیترید تانتالوم با نسبت جریان نیتروژن، ضریب شکست و ضریب خاموشی لایه‌ها، طیف عبور اپتیکی لایه ها،  مقاومت الکتریکی لایه در جریان نیتروژن مختلف، مقاومت سطحی نرمال شده برحسب دما و تغییرات مقاومت سطحی لایه‌های نگه داشته شده در  دماهای مختلف به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است.  نتایج بررسی شده نشان می دهد که لایه‌های نازک تولید شده مذکور، پتانسیل بالایی برای کاربرد در زمینه های مختلف به خصوص در محیط های سخت با دما و فشار بالا دارند. این مقاله مروری، می ‌تواند مرجعی مناسب و جامع برای پژوهش‌ هایی باشد که در زمینه لایه‌های نازک نیترید تانتالوم و فناوری‌های مرتبط با آن انجام خواهد شد. این مطالعه بینش‌های ارزشمندی را در مورد بهینه‌سازی پارامترهای کندوپاش برای تولید لایه‌های نازک نیترید تانتالوم با کیفیت بالا بر روی بسترهای مسی ارائه می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهد که دمای زیرلایه یک پارامتر حیاتی است که برای دست‌یابی به خواص ساختاری و مورفولوژیکی مطلوب لایه‌های نازک نیترید تانتالوم باید به دقت کنترل شود.

layering methods and properties of tantalum nitride thin layers: a review

tantalum nitride (tan) is widely used in mechanical and microelectronic industries due to its unique properties such as high hardness and high we are resistance as well as stable electrical resistance. considering the its importance in this paper, taking into account the reliable references, a comprehensive review of research developments in the field of layer identification methods, characterization methods, properties and applications of tan thin films has been carried out. for this purpose, firstly, the production and deposition of these thin layers have been studied by methods such as physical deposition (pvd), dc and rf magnetron sputtering. in addition, the structural, microscopic, electrical, optical, mechanical and tribological properties of thin layers of tantalum nitride have been comprehensively discussed. for this purpose, by analyzing x-ray diffraction patterns, atomic force microscope, scanning electron microscope, calculating the we arrate of the layers, the effect of changing the nitrogen content of the substrate bias voltage on the residual stress of the layers, changing the hardness and elastic modulus of the tantalum nitride layers with the current ratio nitrogen, refractive index and extinction coefficient of layers, optical transmission spectrum of layers, electric resistance of layer in different nitrogen flow, surface resistance normalized according to temperature and changes of surface resistance of layers kept at different temperatures have been investigated in detail. the reviewed results show that the produced thin layers have a high potential for application in various fields, especially in harsh environments with high temperature and pressure. this review article can be a suitable and comprehensive reference for the research that will be done in the field of tan thin films and related technologies.