熱ALD和等離子增強(qiáng)ALD沉積HfO2薄膜的比較(英文)

摘要：以四(甲乙胺)鉿(TEMAHf)作為前驅(qū)體,采用熱原子層沉積(TALD)技術(shù)和等離子體增強(qiáng)原子層沉積(PEALD)技術(shù)分別在硅襯底上沉積二氧化鉿(HfO2)薄膜。分別研究了水和臭氧作為共反應(yīng)物對(duì)TALD HfO2薄膜性能的影響及采用電容耦合等離子體(CCP)PEALD HfO2薄膜的最佳工藝條件。通過(guò)X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和光電子能譜(XPS)對(duì)不同工藝制備的HfO2薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,反應(yīng)溫度為300℃時(shí),TALD 50 nm厚的HfO2薄膜為單斜相晶體;PEALD在較低反應(yīng)溫度(150℃)下充分反應(yīng),所沉積的50 nm厚的HfO2薄膜雜質(zhì)含量較低,薄膜未形成結(jié)晶態(tài);PEALD工藝得到的HfO2薄膜的界面層最厚,主要為硅的亞氧化物或鉿硅酸鹽。電流-電壓(I-V)和電容-電壓(C-V)測(cè)試結(jié)果表明,以水作為氧源且反應(yīng)溫度300℃的TALD工藝所得到的HfO2薄膜,其金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)器件的漏電流及電滯回線最小。