在高温 (>350°C) 下沉积ZrO₂膜的原子层,使用改性Zr前体

科学领域:

• 材料科学
• 薄膜沉积
• 纳米技术

背景情况:

• HfO2和ZrO2薄膜的原子层沉积 (ALD) 需要使用tris{dimethylamino}cyclopentadienyl金属 (CpX{NMe2) 3) 前体的不同最佳工艺温度.
• 对HfxZr1−xO2的同时ALD需要调整这些不同的最佳温度,这对精确的薄膜组成和特性构成挑战.
• 现有的CpZr(NMe2) 3前体具有较低的热稳定性,与其哈夫对应物相比,限制了沉积温度的灵活性.

研究的目的:

• 引入和评估一种具有增强热稳定的新型环二烯Zr前体 (MCPZr).
• 用MCPZr在HfO2最佳的高温下对ZrO2膜的生长行为和特性进行研究.
• 用MCPZr培养的ZrO2薄膜的物理化学和电气性能与350°C的常规CpZr(NMe2) 3前体进行比较.

主要方法:

• 使用两种不同的前体:CpZr(NMe2) 3和新开发的MCPZr的Zr2膜的原子层沉积 (ALD).
• 在350°C进行沉积,这是使用CpHf(NMe2) 3进行HfO2ALD的最佳温度.
• 薄膜的特性包括物理密度,杂质度,介电常数,泄漏电流和介电分解强度.

主要成果:

• 该MCPZr前体显示出优异的热稳定性,使ZrO2在350°C下沉积.
• 使用MCPZr培养的薄膜与使用CpZr ((NMe2) 3培养的薄膜相比,具有较高的物理密度和较低的杂质度.
• 改进的物理化学特性转化为增强的电特性,包括更好的介电常数,减少泄漏电流和改善的介电分解.

结论:

• 新型MCPZr前体可在同时进行HfxZr1−xO2 ALD所需的高温下促进高质量的ZrO2膜的沉积.
• 使用MCPZr可以克服传统Zr前体的热稳定性限制,从而更好地控制HfxZr1−xO2膜的特性.
• 改进的薄膜质量和电性能表明MCPZr在需要高k介电的先进半导体应用中具有显著的潜力.