Uso de la Deposición Atómica de la Capa De Crecer las Películas del Platino

Por los Editores de AZoNano

Índice

Introducción
Proceso de ALD
Discusión de los Resultados Experimentales
     ALD Térmico
     Plasma Alejada ALD
     Comparación de los Dos Métodos
Conclusiones
Sobre Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford

Introducción

Las películas Ultrafinas del platino depositadas en los substratos del óxido encuentran varias aplicaciones en las microelectrónicas, nanotecnología, Etc., debido al hecho de que el platino exhibe propiedades electrónicas muy buenas, es químicamente estable y exhibe actividad catalítica. La técnica Atómica de la deposición (ALD) de la capa es un uno mismo que limita la técnica capaz de la deposición exacta y uniforme de películas finas. Usando esta técnica, las capas ultrafinas del metal que tienen espesor en el nivel del nanoscale con las altas relaciones de aspecto pueden ser depositadas. Hay básicamente dos métodos de ALD, a saber, ALD térmico y el plasma alejada ALD. En secciones subsiguientes, el comportamiento del incremento del platino ALD depositado usando ambas estas técnicas será discutido.

Proceso de ALD

El sistema de la deposición del FlexAL-MK II Pinta fue conectado con una fuente inductivo acoplada (ICP) del plasma movida por motor en 300 W y un ellipsometer. Esta ordenación puede realizar plasma alejada así como ALD térmico. Platino Trimetil (del methylcyclopentadienyl) (IV) (MeCpPtMe3) (SAFC, Sigma-Aldrich) fue utilizado como la fuente del platino (precursor), esta pasta fue contenido en un pelele del acero inoxidable y sujetado a 70°C de la calefacción. El vapor resultante fue drenado dentro del compartimiento por el método del drenaje del vapor. Para asegurar el uso máximo del precursor, el precursor MeCpPtMe3 estaba presente durante el primer medio ciclo sin el bombeo y el tiempo de ocupación era 5 a 10 S. En el caso de las muestras del óxido, 100) substratos del Si (estuvo recubierto con 10 al espesor de 20 nanómetro de ALD AlO23, HfO2 y SiO2 antes de que el proceso de ALD comenzara. El Cuadro 1 proporciona a los detalles de los cuatro diversos substratos.

Cuadro 1. Los substratos usados para la deposición de la película ALD-Pinta

Substrato proceso del ALD-óxido Espesor de revestimiento de óxido de ALD (nanómetro) Temperatura del proceso de ALD (Oc) Precursores de ALD
Si (100)

/

/

/

/

SiO/Si2

Plasma-ALD

10

200

TRDMAS

AlO/Si23

Plasma-ALD

18

200

TMA

HfO/Si2

Plasma-ALD

10

290

TEMAH

Durante el experimento, la presión del compartimiento fue variada a partir del 10 a 40 mT y las partes como casquillo, compartimiento y la línea de salida fueron sujetadas a la calefacción a las temperaturas de 120 y de 80°C, respectivamente. El espesor del film depositado de la Pinta fue medido usando el ellipsometer espectroscópico de J.A. Woollam M2000V y la composición química fue controlada por el Análisis de Radiografía dispersivo de la Energía (EDX) y la Espectroscopia de Electrón de Barrena (AES). Una antena de la cuatro-punta fue utilizada para probar las propiedades eléctricas.

Discusión de los Resultados Experimentales

ALD Térmico

Un gráfico de la tasa de crecimiento contra la resistencia de las películas de la Pinta depositadas por método térmico-ALD hasta 600 ciclos se muestra en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Tasas de crecimiento y resistencias de las películas del platino de térmico-ALD en 300°C comparado con el dosis-tiempo del precursor para 600 ciclos

La tasa de crecimiento (GR) trazada contra datos de la resistencia hasta 2250 ciclos se muestra en el Cuadro 2. De la figura, es evidente que hay un aumento ligero en GR para la deposición larga de la Pinta. También, la resistencia de la capa de la Pinta exhibió una disminución cuando estaba depositada en el Si con el aumento de espesor de la capa.

Se encuentra el Cuadro 2. (GR) Tasas de crecimiento y resistencias de las películas del platino de térmico-ALD comparado con número y él de ciclo que GR de la Pinta térmico-ALD está alrededor de 0.45-0.47Å/cycle y del rango de la resistencia de 14,1 a 12.8μΩ-cm a partir del ciclo el 500 al ciclo 2250

El Cuadro 3 muestra el retraso de la nucleación en ALD térmico en 70 ciclos.

 

Cuadro 3. Espesor de las películas del platino de térmico-ALD comparado con número de ciclo en 300°C y el retraso de la nucleación de la Pinta térmico-ALD que se encontrará alrededor de 70 ciclos.

El estudio característico de la nucleación de la Pinta y del Paladio en diversos substratos reveló que cuando la Pinta se deposita en paralelo en los substratos del Si mostró que un aumento de tamaño de partícula y película de la Pinta era contínuo después de 75 a 100 ciclos.

Plasma Alejada ALD

El Cuadro 4 es el gráfico de GR de las películas de la Pinta al lado del plasma ALD contra el dosis-tiempo del precursor en 300°C. El valor de GR era 0.43-0.45 Å/cycle que es casi igual a ése obtenido por técnica térmica de ALD.

Cuadro 4. Tasas de crecimiento de películas del platino del plasma-ALD en 300°C comparado con dosis-tiempo del precursor

También el Cuadro 5 muestra la resistencia y el espesor de la película de la Pinta con el número de ciclo en 300°C. Después de 500 ciclos la película de la Pinta ofrece una resistencia de 14,5 μΩ.cm y el retraso de la nucleación es alrededor 20 ciclos, que es mucho menos que el valor en método térmico y una deposición uniforme de la Pinta fue considerado en los diversos substratos.

El Cuadro 5. Espesor y resistencia de las películas del platino del plasma-ALD comparado con número de ciclo en 300°C y el retraso de la nucleación del plasma-ALD de la Pinta es alrededor 20 ciclos. Comparando al retraso de la nucleación de la Pinta térmico-ALD de 70 ciclos, muestra que el plasma-ALD puede reducir el retraso de la nucleación de la Pinta.

El Cuadro 6 muestra el gráfico de la resistencia exhibida por la película de la Pinta cuando es depositado en los substratos del óxido por método del plasma en 300°C contra el dosis-tiempo del precursor. Puede ser observado de la figura que la resistencia de la Pinta mostró la disminución con aumento en dosis-tiempo hasta 1.5s con la resistencia más inferior en el substrato2 de HfO.

Cuadro 6. Resistencia de la película del platino en los diversos óxidos por el plasma-ALD en 300oC comparado con tiempo de la dosis del precursor. Está sin obstrucción que es la orden de la resistencia de la película de la Pinta crecida en los óxidos Si/SiO2 > Si/AlO>23 Si/HfO2

Los resultados de la exploración del perfil de AES y de la prueba de EDX que fueron realizados en la película de la pinta se muestran en el Cuadro 7.

Cuadro 7. AES de la película de 30nm Pinta crecida por el plasma-ALD.

Comparación de los Dos Métodos

Cuadro 8 (a y b) proporciona a los datos obtenidos cuando la película de la Pinta fue depositada combinando plasma y ALD térmico para 500 ciclos en 300°C. Los datos revelaron que la talla de partícula de la Pinta crecida por método del plasma era más grande que lo crecida por método térmico en los mismos números de ciclo.

Cuadro 8. SEM de las películas Pinta-ALD (corte transversal de la medición del espesor y del tamaño de las partículas).

El Cuadro 2 proporciona a los datos de los tamaños de las partículas en los diversos números de ciclo y a los datos de la deposición de la Pinta en los diversos substratos.

Cuadro 2. Los datos de proceso de las películas de la Pinta en la superficie del Si, de SiO2, del AlO23 y de HfO2 depositada en 300°C por el plasma térmica y alejada ALD usando el gas de MeCpPtMe3 y2 de O o el plasma2 de O (500 ciclos)

corridas de la Pinta-Muestra

Proceso de ALD Substrato Talla de Partícula en 50 ciclos Talla de Partícula en 100 ciclos Tasa de crecimiento (Å/cycle) Resistencia (μΩ-cm)
1

Térmico-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

Térmico-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

Térmico-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

El Cuadro 9 representa GR y la resistencia de las capas de la Pinta depositadas en los substratos del óxido.

Cuadro 9. Tasas de crecimiento y resistencias de las capas del plasma-ALD de la Pinta en los diversos óxidos. HfO2 se muestra la tasa de crecimiento más alta y la resistencia más inferior de ellas. Se cree que el functionalization de la superficie por el plasma-ALD y los radicales rico-absorbentes del oxígeno en la superficie2 de HfO son las razones.

Conclusiones

Para concluir, la termal y los métodos del plasma ALD depositan una capa de alta calidad, uniforme de la Pinta con resistencia inferior. Comparado al método térmico, el método del plasma ALD muestra poco retraso de la nucleación y las películas de ALD Pinta mostradas la resistencia más inferior.

Sobre Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford

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

Last Update: 24. September 2013 05:46

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