ZrO₂の原子層を高温 (>350 °C) で改変したサイクロペンタディエニルZr前体を用いて沈殿する

科学分野:

• 材料科学
• 薄膜の沈殿
• ナノテクノロジー

背景:

• HfO2とZrO2のフィルムの原子層沈殿 (ALD) は,Tris ((dimethylamino)) サイクロペンタディニル金属 (CpX ((NMe2) 3) 前駆体を使用した異なる最適なプロセス温度を必要とします.
• HfxZr1−xO2の同時ALDは,これらの異なった最適な温度を整合する必要があります.
• 既存のCpZr(NMe2) 3前駆体は,ハフニウム前駆体よりも熱安定性が低く,堆積温度の柔軟性を制限しています.

研究 の 目的:

• 熱安定性を向上した新型サイクロペンタジニルZr前駆体 (MCPZr) を導入し,評価する.
• MCPZrを用いてHfO2に最適な高温で堆積したZrO2フィルムの成長の性質を調査する.
• MCPZrで培ったZrO2フィルムの物理化学的および電気的性質を,従来のCpZr(NMe2) 3の前駆体と350 °Cで比較する.

主な方法:

• CpZr ((NMe2) 3) と新しく開発されたMCPZrという2つの異なる前駆物質を用いたZrO2フィルムの原子層沈殿 (ALD).
• HfO2 ALDの最適な温度である350 °CでCpHf{\NMe2}3を用いて沈殿した.
• フィルムの特性には,物理的密度,不純物濃度,介電定数,漏れ電流,および介電分解強度が含まれていた.

主要な成果:

• MCPZr前駆体は,優れた熱安定性を示し,350 °CでZrO2の堆積を可能にしました.
• MCPZrを用いて培ったフィルムは,CpZr ((NMe2) 3を用いて培ったフィルムよりも物理的密度が高く,不純物質の濃度が低かった.
• 改善された物理化学的性質は,より良い介電定数,減少した漏れ電流,および改善された介電分解を含む,強化された電気的特性に翻訳されます.

結論:

• 新しいMCPZr前駆体は,同時にHfxZr1−xO2 ALDに必要な高温で高品質のZrO2膜の堆積を促進します.
• MCPZrを使用すると,従来のZr前駆体の熱安定性の限界を克服し,HfxZr1−xO2膜特性をよりよく制御することができます.
• フィルム品質と電気性能の改善は,高K介電材料を必要とする高度な半導体アプリケーションにおけるMCPZrの有意な可能性を示している.