对基本层证言的使用生长白金影片

由 AZoNano 编辑

目录

简介
ALD 进程
关于实验结果的论述
     热量 ALD
     远程等离子 ALD
     二个方法的比较
结论
关于牛津仪器等离子技术

简介

在氧化物基体存款的超薄的白金影片查找在微电子学,纳米技术等等的一定数量的应用,由于这样的事实白金陈列非常好电子属性,是化工稳定的并且陈列催化作用。 基本层证言 (ALD)技术是一个自的限制的技术有能力在薄膜的准确和统一证言上。 使用此技术,超薄的金属层有厚度在 nanoscale 级别以高长宽比可以存款。 有基本上二个 ALD 方法,即,热量 ALD 和远程等离子 ALD。 在随后的部分,白金 ALD 增长工作情况使用这两个技术存款的讨论。

ALD 进程

FlexAL MK II Pt 证言系统被连接了到一个引人地耦合的等离子 (ICP)来源关闭在 300 W 和 ellipsometer。 此排列可能执行远程等离子以及热量 ALD。 三甲基 (methylcyclopentadienyl) 白金 (IV) (MeCpPtMe3) (SAFC,斯格码Aldrich) 在一台不锈钢饮水器使用了作为白金来源 (前体),此化合物被安置了并且从属于对热化 70°C。 发生的蒸气被引入这个房间用蒸气凹道方法。 为了保证这个前体的最大用量, MeCpPtMe3 前体在第一个半循环期间是存在,无需抽,并且保留时间是 5 到 10 S. 一旦氧化物范例, Si (100 个) 基体用 10 涂到 ALD AlO、 HfO 和 SiO 的23 20 毫微米2 厚度2 ,在 ALD 进程开始了前。 表 1 提供四个不同基体的详细资料。

表 1。 用于 ALD Pt 影片证言的基体

基体 ALD 氧化物进程 ALD 氧化膜厚度 (nm) ALD 进程温度 (oC) ALD 前体
Si (100)

/

/

/

/

SiO/Si2

等离子ALD

10

200

TRDMAS

AlO/Si23

等离子ALD

18

200

TMA

HfO/Si2

等离子ALD

10

290

TEMAH

在这个实验期间,房间压从 10 变化到 40 mT,并且象持有人、房间和交货行的部分从属于对加热对温度 120 和 80°C,分别。 存款 Pt 胶片厚度被评定了使用 J.A. Woollam M2000V 分光镜 ellipsometer,并且化学成分由能源分散性 X 光分析 (EDX) 和俄歇电子能谱学检查 (AES)。 四点的探测用于测试电子属性。

关于实验结果的论述

热量 ALD

增长率剧情热量ALD 方法存款的 Pt 影片的抵抗力的至 600 个循环在表 1. 显示。

图 1. 白金影片增长率和抵抗力由热量ALD 的在 300°C 与 600 个循环的前体剂量时间

增长率 (GR)被密谋 2250 个循环的抵抗力数据在表 2. 显示。 从这个图,是明显的有一个轻微的增量在长的 Pt 证言的 GR。 并且, Pt 层的抵抗力在 Si 陈列了减少,当存款随着层厚度的增加。

由热量ALD 的与 (GR)周期编号和它发现图 2. 白金影片增长率和抵抗力热量ALD Pt 的 GR 是在 0.45-0.47Å/cycle 和 14.1附近的抵抗力范围对 12.8μΩ cm 从 500 循环到 2250 循环

图 3 在热量 ALD 显示生核延迟在 70 个循环。

 

图 3. 白金影片厚度由热量ALD 的与在 300°C 的周期编号和在 70 个循环附近热量ALD Pt 生核的延迟将被找到的。

Pt 和 Pd 的生核典型研究在不同的基体表示,当 Pt 在 Si 基体时同时存款它显示了一个增量在颗粒大小和 Pt 影片在 75 个到 100 个循环以后是持续的。

远程等离子 ALD

图 4 是 Pt 影片的 GR 的剧情由等离子 ALD 前体剂量时间在 300°C。 GR 的值是与热量 ALD 技术获得的那是几乎等于的 0.43-0.45 Å/cycle。

图 4. 白金影片增长率由等离子ALD 的在 300°C 与前体剂量时间

并且图 5 显示 Pt 影片的抵抗力和厚度与周期编号的在 300°C。 在 500 个循环以后 Pt 影片提供 14.5 μΩ.cm 抵抗力,并且生核延迟是大约 20 个循环,比在热量方法和 Pt 的统一证言的值在多种基体是较少被看到了。

图 5. 白金影片厚度和抵抗力由等离子ALD 的与在 300°C 的周期编号和 Pt 等离子ALD 生核延迟是大约 20 个循环。 比较与 Pt 生核延迟热量ALD 70 个循环,它向显示等离子ALD 可能减少 Pt 生核延迟。

图 6 在氧化物基体显示 Pt 影片陈列的抵抗力的剧情,当存款用等离子方法在 300°C 前体剂量时间。 可以从这个图被观察 Pt 抵抗力在 1.5s 的剂量时间显示了与增量的减少与在 HfO 基体的最低的2 抵抗力。

图 6. 白金影片抵抗力在等离子ALD 的多种氧化物在 300oC 与前体剂量时间。 是确切在氧化物增长的 Pt 影片抵抗力命令是 Si/SiO2 > Si/AlO>23 Si/HfO2

在 pt 影片被执行 AES 配置文件扫描和 EDX 测试的结果在表 7. 显示。

图 7. 30nm Pt 影片 AES 等离子ALD 增长的。

二个方法的比较

图 8 (a 和 b) 提供得到的数据,当 Pt 影片通过结合等离子和热量 ALD 存款 500 个循环的在 300°C。 数据表示等离子方法增长的 Pt 的颗粒大小大于热量方法增长的那在同样周期编号。

图 8. PtALD 影片 (厚度和微粒大小评定的横断面 SEM)。

表 2 提供微粒大小的 Pt 证言数据在多种周期编号和数据在多种基体。

表 2。 Pt 影片处理数据在 Si、 SiO、 AlO 和2 HfO23 表面的2 存款在 300°C 由热量和远程等离子 ALD 使用 MeCpPtMe3 和 O2 气体或 O2 等离子 (500 个循环)

Pt 范例运行

ALD 进程 基体 在 50 个循环的颗粒大小 在 100 个循环的颗粒大小 增长率 (Å/cycle) 抵抗力 (μΩ cm)
1

热量ALD

Si/native SiO2 (~1nm)

1.6 ±0.2

2.1 ±0.2

0.44 ±0.01

14.1 ±0.2

2

等离子ALD

Si/native SiO2 (~1nm)

2.0 ±0.2

3.2 ±0.2

0.45 ±0.01

14.5 ±0.2

3

热量ALD

Si/SiO2 (10nm ALD)

2.2 ±0.2

2.6 ±0.2

0.43 ±0.01

15.1 ±0.2

4

等离子ALD

Si/SiO2 (10nm ALD)

2.5 ±0.2

3.6 ±0.2

0.44 ±0.01

31.2 ±0.5

5

热量ALD

Si/AlO23 (18nm ALD)

/

/

0.46 ±0.01

25.2 ±0.5

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

图 9 表示在氧化物基体存款的 Pt 层的 GR 和抵抗力。

在多种氧化物的图 9. Pt 等离子ALD 层增长率和抵抗力。 HfO2 显示高效成长费率和最低的抵抗力他们。 相信由等离子ALD 的表面 functionalization 和在 HfO 表面的富有被吸收的氧气2 基是原因。

结论

要总之,上升暖流和等离子 ALD 方法存款与低抵抗力的一块优质,统一 Pt 层。 与这个热量方法比较,等离子 ALD 方法显示一点生核延迟和显示的 ALD Pt 影片最低的抵抗力。

关于牛津仪器等离子技术

牛津仪器等离子技术提供高性能、灵活的工具给处理客户的半导体介入研究与开发和生产的范围。 我们专门化三个主要地区:

  • 铭刻
    • RIE, ICP, DRIE, RIE/PE,离子束
  • 证言
    • PECVD, ICP CVD, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • 增长
    • HVPE, Nanofab

此信息是来源,复核和适应从牛津仪器等离子技术提供的材料。

关于此来源的更多信息,请参观牛津仪器等离子技术

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

Last Update: 24. September 2013 05:38

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