Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

124 6 Schichteigenschaften - 2: STO auf Silizium
10000
10000
1000
Sr
Ti
1000
Si
Ti
100 Si
C
100
Sr
10
10
C
0 1000 2000 3000 4000
0 1000 2000 3000 4000
Zeit [s]
Zeit [s]
Abbildung 6.3: SNMS Tiefenprofile der Proben 1e, links, bzw. 3e, rechts. Die ohne zusätzlichen
Sauerstoff abgeschiedene Probe zeigt einen stark erhöhten Kohlenstoffanteil.
Intensität [c/s]
Das oben beschriebene Ergebnis aus Serie 1 bedeutet, dass der Sauerstoffpartialdruck ein
maßgeblicher Faktor für die Bildung der amorphen Schicht ist und dass der in den aktuellen
Prekursoren enthaltene Sauerstoff nicht ausreicht. Vor einem Versuch der Optimierung wurde
deshalb untersucht, ob die Oxidationsraten bei Anwesenheit des Prekursors und ohne Prekursor
voneinander unabhängig sind. Daher wurden vier Versuche, 2a - 2d, zum Wachstum der
SiOx Schicht unter verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken gemacht, wobei kein Prekursor
eingelassen wurde. Die Proben wurden identischen Bedingungen ausgesetzt, d.h. abpumpen,
aufheizen, den Sauerstoff eine definierte Zeit lang einlassen und dann die Heizung abschalten.
Mit Ausnahme von 2a (Haltezeit = 0) wurde eine Haltezeit von 700s gewählt, die den längsten
Depositionsversuchen entspricht.
Zur Verbesserung des Kontrastes in der HRTEM Auswertung an den dünnen amorphen
Schichten war es bei Fehlen der STO Schicht notwendig, die Oberfläche mit Platin zu besputtern,
um eine definierte, kristalline Gegenseite zu erhalten. Der Versuch 2a wurde vollkommen
ohne Sauerstoff und Prekursor durchgeführt. Hier bildet sich aufgrund des Restgases im
Reaktor (Totaldruck ~ 1mbar) eine amorphe SiOx Schicht von 0,6nm. Dies ist deshalb die
minimale Schichtdicke, die sich schon vor jedem Start einer Abscheidung bildet.
Wie zu erwarten war, gab es einen leichten Anstieg der SiOx Schichtdicke mit wachsendem
Partialdruck (siehe Abbildung 6.4). Dieser Anstieg erreicht bei 110sccm eine amorphe
Schichtdicke von nur 1,5nm und ist damit vergleichbar klein gegenüber der Dicke von 3,8nm,
die bei vergleichbarer Abscheidung, 1a bzw. 1b, beobachtet wurde. Ein ähnlicher Anstieg der
Dicke ergab sich auch bei niedrigeren Sauerstoffflüssen. Die Ergebnisse für Schichten mit
gleicher Abscheidungszeit von 440s (1e, 3e, 4b), bzw. mit ähnlicher Dicke von 20nm sind
ebenfalls in Abbildung 6.4 zu sehen.
Dicke [nm]
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Intensität [c/s]
Mit Prekursoren, nach einer
Abscheidungszeit von 440s
Ohne Prekursoren
Oxidationszeit 700s
0 50 100 150
Sauerstofffluss [sccm]
Abbildung 6.4: Wachstum der
amorphen Grenzschicht in Abhängigkeit
von der Sauerstoffflussrate.
Reine thermische
Oxidation ist zum Vergleich zur
Schichtabscheidung gezeigt.