ALD沉积HfO2薄膜生长行为及其调控

稀有金属材料与工程, 2015, 44(11): 2907-2912.

ALD沉积HfO2薄膜生长行为及其调控

聂祥龙 ^1, , 马大衍 ^2, , 徐可为 ^3,

1.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,陕西西安,710049

2.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,陕西西安,710049

3.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,陕西西安710049;西安文理学院,陕西西安710065

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(“973”计划)(2010CB631002) 国家自然科学基金资助(51171145)

关键词：高介电质薄膜 , HfO2 , 原子层沉积 , 生长行为

Growth Behavior of Hafnium Oxide Film by Atomic Layer Deposition and Its Modulation

Keywords： high-k , HfO2 , atomic layer deposition , growth behaviour

采用原子层沉积(ALD)的方法,选择四二乙基氨基铪(TDEAH)和水作为反应前驱体,在p型(100)单晶硅衬底上制备了HfO2高介电质薄膜.系统研究了前驱体流量、反应气压、反应温度等工艺参数对HfO2薄膜生长质量的影响.通过工艺调控,发现存在两种薄膜生长模式:类CVD(化学气相沉积)生长模式和ALD生长模式.发现薄膜的生长模式主要依赖于制各工艺参量:脉冲参量M和冲洗参量Q,通过优化工艺参数,可实现薄膜生长由类CVD生长模式向ALD生长模式的转变,并获得了0.1 nm/周次的最优薄膜生长速率.同时,薄膜微结构与表面形貌的表征结果表明:薄膜的非晶晶态转变受温度和膜厚两个因素共同控制.

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