백금 필름을 증가하는 원자 층 공술서의 사용

AZoNano 편집자에 의하여

목차

소개
ALD 프로세스
실험적인 결과에 대한 면담
     열 ALD
     먼 플라스마 ALD
     2개의 방법의 비교
결론
옥스포드 계기 플라스마 기술에 관하여

소개

산화물 기질에 예금된 매우 얇은 백금 필름은 마이크로 전자공학, 나노 과학, 백금이 아주 좋은 전자 속성을 전시하고, 화학적으로 안정되어 있고 촉매 활동을 전시하다 는 사실 때문에 등등에 있는 다수 응용을 찾아냅니다. 원자 층 공술서 (ALD) 기술은 박막의 정확하고 획일한 공술서 도 할 수 있는 기술을 제한해 각자입니다. 이 기술을 사용하여, 높은 종횡비에 nanoscale 수준에 간격이 있는 매우 얇은 금속 층은 예금될 수 있습니다. 기본적으로 2개의 ALD 방법이, 즉, 열 ALD 및 먼 플라스마 ALD 있습니다. 연속적인 단면도에서는, 양쪽 기술을 사용하여 예금된 백금 ALD 성장의 행동은 토론될 것입니다.

ALD 프로세스

FlexAL MK II Pt 공술서 시스템은 300 W와 ellipsometer에 강화된 (ICP) 유도적으로 결합된 플라스마 근원에 연결되었습니다. 이 배열은 먼 플라스마 뿐 아니라 열 ALD를 능력을 발휘할 수 있습니다. Trimethyl (methylcyclopentadienyl) 백금 (IV) (MeCpPtMe3) (SAFC, 시그마 Aldrich) 백금 근원 (선구자)로, 이 화합물 유숙되고 스테인리스 버플러에서 난방의 70°C를 복종되었습니다 사용되었습니다. 유래 수증기는 수증기 끌기 방법으로 약실로 당겨졌습니다. 선구자의 최대 사용법을 지키기 위하여, MeCpPtMe3 선구자는 양수 없이 첫번째 반 주기 도중 존재하 ALD 프로세스가 시작되기 전에 처리 시간은 산화물 견본, Si (100개의) 기질의 경우에 ALD 항공 연락 장교, HfO 및 SiO의 20 nm 간격에23 10로2 5에2 10 S. 입혔습니다이었습니다. 도표 1은 4개의 다른 기질의 세부사항을 제공합니다.

도표 1. ALD Pt 필름 공술서에 사용되는 기질

기질 ALD 산화물 프로세스 ALD 산화물막 간격 (nm) ALD 프로세스 온도 (Oc) ALD 선구자
Si (100)

/

/

/

/

SiO/Si2

플라스마 ALD

10

200

TRDMAS

AlO/Si23

플라스마 ALD

18

200

TMA

HfO/Si2

플라스마 ALD

10

290

TEMAH

실험 도중, 약실 압력은 10에서 40 mT까지 변화되고 홀더, 약실 및 배달 라인 같이 부분은 120와 80°C의 온도에 가열을, 각각 복종되었습니다. 예금된 Pt 필름 간격은 J.A. Woollam M2000V 분광 ellipsometer를 사용하여 측정되고 화학 성분은 에너지 흩어진 엑스선 분석 (EDX)와 오제 전자에 의해 검사되었습니다 (AES). 4 점 탐사기는 전기 속성을 시험하기 위하여 이용되었습니다.

실험적인 결과에 대한 면담

열 ALD

600 주기까지 열 ALD 방법으로 예금된 숫자 1.에서 Pt 필름의 저항력에 대하여 성장율의 작의는 보입니다.

숫자 1. 300°C에 열 ALD에 의하여 백금 필름의 성장율과 저항력 대 600 주기를 위한 선구자 복용량 시간

2250 주기까지 (GR) 저항력 데이터에 대하여 음모를 꾸민 성장율은 숫자 2.에서 보입니다. 숫자에서, 긴 Pt 공술서를 위한 GR에 있는 경미한 증가가 있다 분명합니다. 더구나, Pt 층의 저항력은 층 간격 증가와 함께 Si에 예금될 때 감소를 전시했습니다.

열 ALD Pt의 (GR) GR가 500 주기에서 2250 주기까지 14.1에 12.8μΩ cm의 0.45-0.47Å/cycle 그리고 저항력 범위의 주위에이다는 것을 것을 숫자 2. 주기 수와 그것 대 열 ALD에 의하여 백금 필름의 성장율과 저항력은 발견됩니다

숫자 3은 70 주기에 열 ALD에 있는 핵형성 지연을 보여줍니다.

 

300°C에 주기 수 대 열 ALD에 의하여 백금 필름의 숫자 3. 간격과 열 ALD 70 주기의 주위에 찾아낼 Pt의 핵형성 지연.

다른 기질에 Pt 그리고 Pd의 핵형성 독특한 연구 결과는 입자 크기와 Pt 필름에 있는 증가는 75에서 100개 주기 후에 지속적이었다는 것을 Pt가 Si 기질에 동시에 예금될 때 보여주었다는 것을 제시했습니다.

먼 플라스마 ALD

숫자 4는 300°C.에 선구자 복용량 시간에 대하여 플라스마 ALD 옆에 Pt 필름의 GR의 작의입니다. GR의 가치는 열 ALD 기술에 의해 장악된 그것과 거의 동등한 0.43-0.45 Å/cycle이었습니다.

숫자 4. 300°C에 플라스마 ALD에 의하여 백금 필름의 성장율 대 선구자 복용량 시간

또한 숫자 5는 300°C.에 주기 수를 가진 Pt 필름의 저항력 그리고 간격을 보여줍니다. 500 주기 후에 Pt 필름은 14.5 μΩ.cm의 저항력을 제안하고 Pt의 열 방법 그리고 획일한 공술서에 있는 가치가 각종 기질에 보였다 보다는 더 적은 매우인 핵형성 지연은 약 20 주기입니다.

플라스마 ALD에 의하여 백금 필름의 숫자 5. 간격과 저항력은 대 300°C에 주기 수와 Pt 플라스마 ALD의 핵형성 지연 약 20 주기입니다. 플라스마 ALD가 Pt의 핵형성 지연을 감소시킬 수 있다는 것을 70 주기의 열 ALD Pt의 핵형성 지연에 비교해서, 보여줍니다.

선구자 복용량 시간에 대하여 300°C에 플라스마 방법으로 산화물 기질에 예금될 때 숫자 6은 Pt 필름에 의해 전시된 저항력의 작의를 보여줍니다. Pt의 저항력이 HfO 기질에 가장 낮은 저항력을 가진 1.5s까지 복용량 시간에 있는 증가를 가진 감소를 보여주었다 숫자에서 관찰될2 수 있습니다.

300oC에 플라스마 ALD에 의하여 각종 산화물에 백금 필름의 숫자 6. 저항력 대 선구자 복용량 시간. 산화물에 증가된 Pt 필름의 저항력의 명령이 Si/SiO > Si/AlO> Si/HfO이다2 명확합니다232

pt 필름에 실행된 AES 단면도 검사 및 EDX 테스트의 결과는 숫자 7.에서 보입니다.

플라스마 ALD에 의해 증가되는 30nm Pt 필름의 숫자 7. AES.

2개의 방법의 비교

Pt 필름이 300°C.에 500 주기를 위한 플라스마 그리고 열 ALD를 결합해서 예금될 때 숫자 8 (a와 b)는 데이터를 장악된 제공합니다. 데이터는 플라스마 방법으로 증가된 Pt의 입자 크기가 동일 주기 수에 열 방법으로 증가된 그것보다 컸다는 것을 제시했습니다.

Pt ALD 필름의 숫자 8. SEM (간격과 입자 크기 측정의 단면).

도표 2는 각종 주기 수에 입자 크기의 데이터 및 각종 기질에 Pt 공술서의 데이터를 제공합니다.

도표 2. MeCpPtMe3와 O 가스 또는 O 플라스마 (500 주기)를 사용하는 열2과 먼23 플라스마 ALD2 에 의해 300°C에 예금되는 Si, SiO, 항공 연락 장교 및 HfO의2 표면에 Pt2 필름의 가공 데이터

Pt 견본 실행

ALD 프로세스 기질 50 주기에 입자 크기 100개 주기에 입자 크기 성장율 (Å/cycle) 저항력 (μΩ cm)
1

열 ALD

Si/native SiO2 (~1nm)

1.6 ±0.2

2.1 ±0.2

0.44 ±0.01

14.1 ±0.2

2

플라스마 ALD

Si/native SiO2 (~1nm)

2.0 ±0.2

3.2 ±0.2

0.45 ±0.01

14.5 ±0.2

3

열 ALD

Si/SiO2 (10nm ALD)

2.2 ±0.2

2.6 ±0.2

0.43 ±0.01

15.1 ±0.2

4

플라스마 ALD

Si/SiO2 (10nm ALD)

2.5 ±0.2

3.6 ±0.2

0.44 ±0.01

31.2 ±0.5

5

열 ALD

Si/AlO23 (18nm ALD)

/

/

0.46 ±0.01

25.2 ±0.5

6 플라스마 ALD Si/AlO23 (18nm ALD) / / 0.47 ±0.02 18.3 ±0.3
7 플라스마 ALD Si/HfO2 (10nm ALD) 3.7 ±0.3 5.6 ±0.5 0.49 ±0.02 14.0 ±0.5

숫자 9는 산화물 기질에 예금된 Pt 층의 GR 그리고 저항력을 묘사합니다.

각종 산화물에 숫자 9. Pt 플라스마 ALD 층의 성장율과 저항력. HfO는2 그(것)들의 고성장 비율 그리고 가장 낮은 저항력을 보입니다. 플라스마 ALD에 의하여 표면 functionalization와 HfO 표면에 부유하 흡수한 산소 급진파가 이유이다는 것을2 믿어집니다.

결론

종결하기 위하여는, 열 및 플라스마 ALD 방법은 둘 다 낮은 저항력을 가진 고품질, 획일한 Pt 층을 예금합니다. 열 방법에 비교해, 플라스마 ALD 방법은 적은 핵형성 지연 및 가장 낮은 저항력을 보인 ALD Pt 필름을 보여줍니다.

옥스포드 계기 플라스마 기술에 관하여

옥스포드 계기 플라스마 기술은 연구와 개발에서 관련시킨 고객을 가공하는 반도체에 고성능, 유연한 공구, 및 생산의 범위를 제공합니다. 우리는 3개 주요 지역을 전문화합니다:

이 정보는 옥스포드 계기 플라스마 계속 기술에 의해 제공된 물자에서 sourced, 검토해서 그리고 적응시켜 입니다.

이 근원에 추가 정보를 위해, 옥스포드 계기 플라스마 기술을 방문하십시오.

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

Last Update: 24. September 2013 05:43

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