Gebrauch von AtomSchicht-Absetzung, Platin-Filme Zu Wachsen

Durch AZoNano-Herausgeber

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
ALD-Prozess
Diskussion über die Versuchsergebnisse
     Thermisches ALD
     FernPlasma ALD
     Vergleich der Zwei Methoden
Schlussfolgerungen
Über Oxford-Instrument-Plasma-Technologie

Einleitung

Die Ultradünnen Platinfilme, die auf Oxidsubstratflächen abgegeben werden, finden einige Anwendungen in der Mikroelektronik, die Nanotechnologie, Usw., wegen der Tatsache, dass Platin sehr gute elektronische Eigenschaften aufweist, chemisch stabil ist und katalytische Aktivität aufweist. Die Atomschichtabsetzungs (ALD)technik ist eine selbst- Begrenzungstechnik, die zur genauen und einheitlichen Absetzung von Dünnfilmen fähig ist. Unter Verwendung dieser Technik können die ultradünnen Metallschichten, die Stärke auf dem nanoscale Niveau mit hohen Längenverhältnissen haben, abgegeben werden. Es gibt im Allgemeinen zwei ALD-Methoden nämlich thermisches ALD und Fernplasma ALD. In den nachfolgenden Kapiteln wird das Verhalten des Wachstums des Platins ALD, das unter Verwendung beider dieser Techniken abgegeben wird, behandelt.

ALD-Prozess

Die Absetzungsanlage FlexAL-M II Pint wurde an eine induktiv verbundene Plasmaquelle (ICP) angeschlossen, die bei 300 W und ein ellipsometer angeschaltet wurde. Diese Anordnung kann Fernplasma sowie thermisches ALD durchführen. Trimethyl- (methylcyclopentadienyl) Platin (IV) (MeCpPtMe3) (SAFC, Sigma-Aldrich) wurde als die Platinquelle (Vorläufer), dieses Mittel wurde untergebracht in einem Edelstahltrinkwasserbrunnen und unterworfen 70°C der Heizung verwendet. Der resultierende Dampf wurde in die Kammer durch die Methode des Dampfabgehobenen betrages gezeichnet. Um maximale Verwendung des Vorläufers sicherzustellen, war Vorläufer MeCpPtMe3 während des ersten Halbzyklus anwesend ohne zu pumpen und die Haltezeit war 5 bis 10 S. Im Falle der Oxidproben, (100) Substratflächen des Si wurden beschichtet mit 10 bis 20 nm die Stärke von ALD AlO23, HfO2 und SiO2 bevor der ALD-Prozess anfing. Tabelle 1 liefert Details der vier verschiedenen Substratflächen.

Tabelle 1. Die Substratflächen verwendet für Absetzung des Filmes ALD-Pint

Substratfläche ALD-Oxid Prozess ALD-Oxidfilmstärke (nm) ALD-Prozesstemperatur (OC) ALD-Vorläufer
Si (100)

/

/

/

/

SiO/Si2

Plasma-ALD

10

200

TRDMAS

AlO/Si23

Plasma-ALD

18

200

TMA

HfO/Si2

Plasma-ALD

10

290

TEMAH

Während des Experimentes wurde der Kammerdruck von 10 bis 40 mT unterschieden und die Teile wie Halterung, Kammer und die Druckleitung wurden dem Heizen zu den Temperaturen von 120 und von 80°C, beziehungsweise unterworfen. Die abgegebene Pint-Dicke wurde unter Verwendung spektralanalytischen ellipsometer J.A. Woollam M2000V gemessen und chemische Zusammensetzung wurde durch Energie-dispersive Röntgenanalyse (EDX) und Stangenbohrer-Elektron-Spektroskopie überprüft (AES). Ein Vierpunkt Fühler wurde verwendet, um die elektrischen Eigenschaften zu prüfen.

Diskussion über die Versuchsergebnisse

Thermisches ALD

Ein Plan der Wachstumsrate gegen Widerstandskraft der Pint-Filme, die durch thermische-ALD Methode bis zu 600 Schleifen abgegeben werden, wird in Abbildung 1. gezeigt.

Abbildung 1. Wachstumsrate und Widerstandskraft von Platinfilmen durch thermisches-ALD an 300°C gegen Vorläuferdosiszeit für 600 Schleifen

Die Wachstumsrate, die (GR) gegen Widerstandskraftdaten bis zu 2250 Schleifen grafisch dargestellt wird, wird in Abbildung 2. gezeigt. Von der Abbildung ist es offensichtlich, dass es eine geringfügige Zunahme GR für lange Pint-Absetzung gibt. Auch die Widerstandskraft der Pint-Schicht wies eine Abnahme auf, als abgegeben auf Si bei Zunahme der Schichtstärke.

Abbildung 2. Wachstumsrate (GR) und Widerstandskraft von Platinfilmen durch thermisches-ALD gegen Schleifenzahl und -sie wird gefunden, dass ein GR von Pint thermisch-ALD um 0.45-0.47Å/cycle und die Widerstandskraftreichweite 14,1 zu 12.8μΩ-cm von Schleife 500 zu Schleife 2250 ist

Abbildung 3 zeigt die Kernbildungsverzögerung in thermischem ALD bei 70 Schleifen.

 

Abbildung 3. Stärke von Platinfilmen durch thermisches-ALD gegen Schleifenzahl an 300°C und die Kernbildungsverzögerung von um 70 Schleifen gefunden zu werden Pint thermisch-ALD.

Die charakteristische Studie der Kernbildung Pints und des PD auf verschiedenen Substratflächen deckte auf, dass, wenn Pint gleichzeitig auf Sisubstratflächen abgegeben wird, sie darstellte, dass eine Zunahme der Teilchengröße und Pint-Filmes nach 75 bis 100 Schleifen kontinuierlich war.

FernPlasma ALD

Abbildung 4 ist der Plan des GR von Pint-Filmen durch Plasma ALD gegen die Vorläuferdosiszeit an 300°C. Der Wert von GR war 0.43-0.45 Å/cycle, das dem fast gleich ist, das durch thermische ALD-Technik erreicht wird.

Abbildung 4. Wachstumsrate von Platinfilmen durch Plasma-ALD an 300°C gegen Vorläuferdosiszeit

Auch Abbildung 5 zeigt die Widerstandskraft und die Stärke des Pint-Filmes mit der Schleifenzahl an 300°C. Nach 500 Schleifen bietet der Pint-Film eine Widerstandskraft von 14,5 μΩ.cm an und die Kernbildungsverzögerung ist herum 20 Schleifen, die viel kleiner ist, als der Wert in der thermischen Methode und in einer einheitlichen Absetzung von Pint auf verschiedenen Substratflächen gesehen wurde.

Abbildung 5. Stärke und Widerstandskraft von Platinfilmen durch Plasma-ALD gegen Schleifenzahl an 300°C und die Kernbildungsverzögerung von Pint-Plasma-ALD ist herum 20 Schleifen. Vergleichend mit der Kernbildungsverzögerung von Pint thermisch-ALD von 70 Schleifen, zeigt sie, dass Plasma-ALD die Kernbildungsverzögerung von Pint verringern kann.

Abbildung 6 zeigt den Plan der Widerstandskraft, die durch den Pint-Film aufgewiesen wird, wenn sie auf Oxidsubstratflächen durch Plasmamethode an 300°C gegen die Vorläuferdosiszeit abgegeben wird. Es kann von der Abbildung beobachtet werden, dass Widerstandskraft von Pint Abnahme mit Zunahme der Dosiszeit bis zu 1.5s mit niedrigster Widerstandskraft auf der HfO-Substratfläche2 zeigte.

Abbildung 6. Widerstandskraft des Platinfilmes auf verschiedenen Oxiden durch Plasma-ALD an 300oC gegen Vorläuferdosiszeit. Es ist klar, dass die Ordnung der Widerstandskraft Pint-Filmes gewachsen auf Oxiden Si/SiO >2 Si/AlO> Si/HfO23 ist2

Die Ergebnisse des AES-Profilscans und der EDX-Prüfung, die auf dem Pint-Film durchgeführt wurden, werden in Abbildung 7. gezeigt.

Abbildung 7. AES von Film 30nm Pint gewachsen durch Plasma-ALD.

Vergleich der Zwei Methoden

Abbildung 8 (a und B) liefert die Daten, die erhalten werden, als Pint-Film abgegeben wurde, indem man Plasma und thermisches ALD für 500 Schleifen an 300°C. kombinierte. Die Daten deckten auf, dass die Teilchengröße von Pint gewachsen durch Plasmamethode größer als die war, die durch thermische Methode an den gleichen Schleifenzahlen gewachsen wurde.

Abbildung 8. SEM von Filmen Pint-ALD (Querschnitt des Stärke- und Teilchengrößemaßes).

Tabelle 2 stellt die Daten der Teilchengrößen an den verschiedenen Schleifenzahlen und die Daten von Pint-Absetzung auf verschiedenen Substratflächen zur Verfügung.

Tabelle 2. Die Prozessdaten von Pint-Filmen auf der Oberfläche des Si, des SiO2, des AlO23 und des HfO2 abgegeben an 300°C durch thermisches und Fernplasma ALD unter Verwendung MeCpPtMe3- und O-2 Gases oder O-2 Plasmas (500 Schleifen)

Pint-Probe Bodenläufe

ALD-Prozess Substratfläche Teilchengröße bei 50 Schleifen Teilchengröße bei 100 Schleifen Wachstumsrate (Å/cycle) Widerstandskraft (ΜΩcm)
1

Thermisch-ALD

Si/native SiO2 (~1nm)

1,6 ±0.2

2,1 ±0.2

0,44 ±0.01

14,1 ±0.2

2

Plasma-ALD

Si/native SiO2 (~1nm)

2,0 ±0.2

3,2 ±0.2

0,45 ±0.01

14,5 ±0.2

3

Thermisch-ALD

Si/SiO2 (10nm ALD)

2,2 ±0.2

2,6 ±0.2

0,43 ±0.01

15,1 ±0.2

4

Plasma-ALD

Si/SiO2 (10nm ALD)

2,5 ±0.2

3,6 ±0.2

0,44 ±0.01

31,2 ±0.5

5

Thermisch-ALD

Si/AlO23 (18nm ALD)

/

/

0,46 ±0.01

25,2 ±0.5

6 Plasma-ALD Si/AlO23 (18nm ALD) / / 0,47 ±0.02 18,3 ±0.3
7 Plasma-ALD Si/HfO2 (10nm ALD) 3,7 ±0.3 5,6 ±0.5 0,49 ±0.02 14,0 ±0.5

Abbildung 9 stellt das GR und die Widerstandskraft der Pint-Schichten dar, die auf Oxidsubstratflächen abgegeben werden.

Abbildung 9. Wachstumsrate und Widerstandskraft von Pint-Plasma-ALD Schichten auf verschiedenen Oxiden. HfO2 wird die höchste Wachstumsrate und die niedrigste Widerstandskraft von ihnen gezeigt. Es wird geglaubt, dass Oberfläche functionalization durch Plasma-ALD und reich-absorbierte Sauerstoffradikale auf HfO-2 Oberfläche die Gründe sind.

Schlussfolgerungen

Um zu schließen, geben das Thermal- und die Methoden des Plasmas ALD eine hochwertige, einheitliche Pint-Schicht mit niedriger Widerstandskraft ab. Verglichen mit der thermischen Methode, zeigt die Methode des Plasmas ALD wenig Kernbildungsverzögerung und die Filme ALD Pint, die niedrigste Widerstandskraft gezeigt werden.

Über Oxford-Instrument-Plasma-Technologie

Oxford-Instrument-Plasma-Technologie stellt eine Reichweite der Hochleistung, der flexiblen Hilfsmittel zum Halbleiter zur Verfügung, der die Abnehmer aufbereitet, die mit Forschung und Entwicklung beschäftigt gewesen werden, und der Produktion. Wir spezialisieren uns auf drei Hauptbereiche:

Diese Informationen sind Ursprungs- angepasst gewesen, wiederholt und von den Materialien, die von der Oxford-Instrument-Plasmatechnologie bereitgestellt werden.

Zu mehr Information über diese Quelle, besuchen Sie bitte Oxford-Instrument-Plasmatechnologie.

Date Added: May 17, 2011 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:41

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