Utilisation de Dépôt Atomique de Couche D'élever des Films de Platine

Par des Éditeurs d'AZoNano

Table des matières

Introduction
Procédé d'ALD
Examen des Résultats Expérimentaux
     Thermique ALD
     Plasma Distant ALD
     Comparaison des Deux Méthodes
Conclusions
Au Sujet de la Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford

Introduction

Les films Ultra-minces de platine déposés sur des substrats d'oxyde trouvent un certain nombre d'applications dans la microélectronique, nanotechnologie, Etc., étant donné que le platine présente les propriétés électroniques très bonnes, est chimiquement stable et montre l'activité catalytique. La technique Atomique de dépôt (ALD) de couche est une technique limiteuse auto- capable du dépôt précis et uniforme des films minces. Utilisant cette technique, des couches ultra-minces en métal ayant l'épaisseur au niveau de nanoscale avec des rapports hauteur/largeur élevés peuvent être déposées. Il y a fondamentalement deux méthodes d'ALD, à savoir, thermique ALD et de plasma distant ALD. Dans les parties ultérieures, le comportement de l'accroissement du platine ALD déposé utilisant ces deux techniques sera discuté.

Procédé d'ALD

Le système de dépôt de FlexAL-MK II Pinte a été connecté à une source inductivement accouplée (ICP) de plasma actionnée à 300 W et un ellipsometer. Cet arrangement peut exécuter le plasma distant ainsi que la thermique ALD. Platine Triméthylique (de methylcyclopentadienyl) (IV) (MeCpPtMe3) (SAFC, Sigma-Aldrich) a été utilisé comme source de platine (précurseur), ce composé a été renfermé dans un barboteur d'acier inoxydable et soumis à 70°C du chauffage. La vapeur donnante droit a été tirée dans la cavité par la méthode d'attraction de vapeur. Afin d'assurer l'usage maximum du précurseur, le précurseur MeCpPtMe3 était présent pendant le premier moitié-cycle sans pomper et la durée de conservation était de 5 à 10 S. Dans le cas des échantillons d'oxyde, 100) substrats de SI (ont été enduites de 10 à l'épaisseur de 20 nanomètre d'ALD AlO23, HfO2 et SiO2 avant que le procédé d'ALD ait commencé. Le Tableau 1 fournit des détails des quatre substrats différents.

Tableau 1. Les substrats utilisés pour le dépôt du film ALD-Pinte

Substrat procédé d'ALD-oxyde Épaisseur à pellicule d'oxyde d'ALD (nanomètre) La température de procédé d'ALD (OC) Précurseurs d'ALD
SI (100)

/

/

/

/

SiO/Si2

Plasma-ALD

10

200

TRDMAS

AlO/Si23

Plasma-ALD

18

200

TMA

HfO/Si2

Plasma-ALD

10

290

TEMAH

Pendant l'expérience, la pression de cavité a été variée de 10 à 40 mT et des parties comme le support, la cavité et la ligne d'accouchement ont été soumises à la chauffage aux températures de 120 et de 80°C, respectivement. L'épaisseur de film déposée de Pinte a été mesurée utilisant l'ellipsometer spectroscopique de J.A. Woollam M2000V et la composition chimique a été contrôlée par Spectroscopie dispersive de l'Analyse de Rayon X d'Énergie (EDX) et des Électrons Auger (AES). Une sonde quatre point a été employée pour tester les propriétés électriques.

Examen des Résultats Expérimentaux

Thermique ALD

Un traçage de taux de croissance contre la résistivité des films de Pinte déposés par la méthode de thermique-ALD jusqu'à 600 cycles est affiché sur le Schéma 1.

Le Schéma 1. Taux de croissance et résistivité des films de platine par la thermique-ALD à 300°C contre le dose-temps de précurseur pour 600 cycles

Le taux de croissance (GR) tracé contre des données de résistivité jusqu'à 2250 cycles est affiché sur le Schéma 2. Du chiffre, il est évident qu'il y ait une augmentation mince en GR pour le long dépôt de Pinte. En Outre, la résistivité de la couche de Pinte a montré une diminution une fois déposée sur le SI avec l'augmentation de l'épaisseur de couche.

Le Schéma 2. Taux de croissance (GR) et résistivités des films de platine par la thermique-ALD contre le numéro et lui de cycle est constaté qu'un GR de thermique-ALD de Pinte est autour de 0.45-0.47Å/cycle et du domaine de résistivité de 14,1 au 12.8μΩ-cm du cycle 500 au cycle 2250

Le Schéma 3 affiche le délai de nucléation en thermique ALD à 70 cycles.

 

Le Schéma 3. Épaisseur des films de platine par la thermique-ALD contre le numéro de cycle à 300°C et le délai de nucléation de la thermique-ALD de Pinte à trouver autour de 70 cycles.

L'étude caractéristique de nucléation de la Pinte et du Palladium sur différents substrats a indiqué que quand la Pinte est déposée simultané sur des substrats de SI elle a affiché qu'une augmentation en dimension particulaire et film de Pinte était continue après 75 à 100 cycles.

Plasma Distant ALD

Le Schéma 4 est le traçage du GR des films de Pinte par le plasma ALD contre le dose-temps de précurseur à 300°C. La valeur du GR était 0.43-0.45 Å/cycle qui est presque égal à cela obtenu par technique thermique d'ALD.

Le Schéma 4. Taux de croissance de films de platine par le plasma-ALD à 300°C contre le dose-temps de précurseur

Également le Schéma 5 affiche la résistivité et l'épaisseur du film de Pinte avec le numéro de cycle à 300°C. Après 500 cycles le film de Pinte offre une résistivité de 14,5 μΩ.cm et le délai de nucléation est environ 20 cycles, qui est beaucoup moins que la valeur dans la méthode thermique et un dépôt uniforme de Pinte a été vue sur les substrats variés.

Le Chiffrer 5. Épaisseur et résistivité des films de platine par le plasma-ALD contre le numéro de cycle à 300°C et le délai de nucléation du plasma-ALD de Pinte est environ 20 cycles. Comparant au délai de nucléation de la thermique-ALD de Pinte de 70 cycles, il prouve que le plasma-ALD peut réduire le délai de nucléation de la Pinte.

Le Schéma 6 affiche le traçage de la résistivité montrée par le film de Pinte une fois déposé sur des substrats d'oxyde par la méthode de plasma à 300°C contre le dose-temps de précurseur. Il peut observer du chiffre que la résistivité de la Pinte a affiché la diminution avec l'augmentation du dose-temps jusqu'à 1.5s avec la résistivité la plus faible sur le substrat2 de HfO.

Le Schéma 6. Résistivité du film de platine sur les oxydes variés par le plasma-ALD à 300oC contre le temps de dose de précurseur. Il est clair que la commande de la résistivité du film de Pinte développée sur des oxydes soit Si/SiO2 > Si/AlO>23 Si/HfO2

Les résultats de l'échographie de profil d'AES et du test d'EDX qui ont été effectués sur le film de pinte sont affichés sur le Schéma 7.

Le Schéma 7. AES du film de 30nm Pinte développé par le plasma-ALD.

Comparaison des Deux Méthodes

Le Schéma 8 (a et b) fournit les données obtenues quand le film de Pinte a été déposé en combinant le plasma et la thermique ALD pour 500 cycles à 300°C. Les données ont indiqué que la dimension particulaire de la Pinte développée par la méthode de plasma était plus grande que celle développée par la méthode thermique aux mêmes numéros de cycle.

Le Schéma 8. SEM des films Pinte-ALD (coupe transversale de la mesure d'épaisseur et de dimension des particules).

Le Tableau 2 fournit les données des dimensions des particules aux nombres de cycle variés et des données de dépôt de Pinte sur les substrats variés.

Tableau 2. Les données de processus des films de Pinte sur la surface du SI, du SiO2, de l'AlO23 et du HfO2 déposée à 300°C par le plasma thermique et distant ALD utilisant le gaz de MeCpPtMe3 et2 d'O ou le plasma2 d'O (500 cycles)

passages de Pinte-Échantillon

Procédé d'ALD Substrat Dimension particulaire à 50 cycles Dimension particulaire à 100 cycles Taux de croissance (Å/cycle) Résistivité (μΩ-cm)
1

Thermique-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

Thermique-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

Thermique-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

Le Schéma 9 dépeint le GR et la résistivité des couches de Pinte déposées sur des substrats d'oxyde.

Le Schéma 9. Taux de croissance et résistivités des couches de plasma-ALD de Pinte sur les oxydes variés. HfO2 est affiché le taux de croissance le plus élevé et la résistivité la plus faible de eux. On le croit que le functionalization de surface par le plasma-ALD et les radicaux riche-absorbés de l'oxygène sur la surface2 de HfO sont les raisons.

Conclusions

Pour conclure, la thermique et les méthodes du plasma ALD déposent une haute qualité, couche uniforme de Pinte avec la résistivité faible. Comparé à la méthode thermique, la méthode du plasma ALD affiche peu de délai de nucléation et les films d'ALD Pinte affichés la résistivité la plus faible.

Au Sujet de la Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford

La Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford fournit un domaine de haute performance, d'outils flexibles au semi-conducteur traitant des abonnées concernées dans la recherche et développement, et de production. Nous nous spécialisons dans trois zones principales :

Cette information a été originaire, révisée et adaptée des matériaux fournis par technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

Pour plus d'informations sur cette source, visitez s'il vous plaît la technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:40

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit