通过选择性被动化SiO2与SF6/H2等离子体进行区域选择性原子层沉积
Olaf C A Bolkenbaas1, Marc J M Merkx1, Nicholas J Chittock1,2
1Department of Applied Physics, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands.
Chemistry of materials : a publication of the American Chemical Society
|July 28, 2025
概括
区域选择性原子层沉积 (ALD) 通过在等离子体预处理中通过化学被动化二氧化 (SiO2) 在各种材料上选择性地沉积二氧化 (TiO2),从而使先进的半导体制造成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 半导体制造业 半导体制造业
背景情况:
- 区域选择性原子层沉积 (ALD) 对于先进的半导体制造至关重要.
- 开发选择性沉积方法是创造更强大,更高效的电子设备的关键.
研究的目的:
- 开发一种化学被动化方法,用于对二氧化 (TiO2) 的面积选择性沉积.
- 为了研究TiO2在不同基板 (ZnO,HfO2,Al2O3) 上的选择性沉积,同时防止SiO2.2的生长.
主要方法:
- 使用SF6/H2/Ar等离子体预处理使SiO2表面被动化.
- 使用的四甲基- ((二甲基胺) - (TDMAT) 和H2O用于TiO2 ALD.
- 优化了SF6 / H2 + SF6的流量比和基板温度 (150°C).
- 使用现场反射吸收红外光谱 (RAIRS) 和密度函数理论 (DFT) 计算分析了表面化学.
主要成果:
- 实现了对HfO2,Al2O3和ZnO的90%选择性选择性TiO2沉积.
- 最小化SiO2蚀刻 (<1 Å) 的SF6/(SF6 + H2) 的比率为0.24.
- 在SiO2上观察到Si-OH和Si-H组与Si-F组的替换,表明有效的被动化.
- 确认了化Al2O3的前体反应,但对F终结SiO2.3的不良反应.
结论:
- 一种SF6/H2/Ar等离子体预处理有效地使SiO2被动,从而使区域选择性TiO2ALD成为可能.
- 优化的等离子体条件最大限度地延长了SiO2上的TiO2核化延迟,同时允许沉积在其他材料上.
- 这种方法为未来的半导体制造领域选择性沉积工艺提供了一个有希望的途径.
