Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

136 7 Schichteigenschaften - 3: SrTa2O6 (STA)
Die in Kapitel 4.3.3 beschriebene Prozessoptimierung hat nicht die Konformität, d.h. die Kantenbedeckung
an strukturierten Substraten berücksichtigt. SEM Untersuchungen an der
Bruchkante strukturierter Siliziumwafer mit runden Löchern, die ein Kantenverhältnis (Radius/Tiefe)
von 1:5 haben, zeigen, dass praktisch kein STA in die tiefergelegenen Bereiche der
Löcher eingedrungen ist. Daher wurde in einigen zusätzlichen Abscheidungen versucht den
Prozess durch Erhöhung der Prekursorflussrate mehr in den kinetisch limitierten Bereich zu
verschieben. Die Idee dabei ist, dass überschüssiges Material im kinetisch limitierten Bereich
an der glatten Oberfläche nicht eingebaut wird und damit tieferliegende Stellen im Substrat
erreichen kann. Dabei wurden zwei Parameter variiert: Die Öffnungszeit am Einlassventil und
die Verringerung der Zeit zwischen den Pulsen (Erhöhung der Pulsfrequenz). In Tabelle 7.1
werden die Parameteränderungen gegenüber der Standardabscheidung, #1, zusammengefasst.
# Ventilöffnungszeit
[ms]
Gesamtpulszahl Zeit zwischen
Pulsen [s]
Filmdicke
[nm]
Kantenbedeckung
1 0,8 1800 0,5 150nm < 5%
2 3,2 1800 0,5 213nm 35%
3 3,2 1800 0,125 142nm 20%
Tabelle 7.1: Ventilöffnungszeit und Pause zwischen den Pulsen zur Erhöhung der Prekursor
flussrate. Die Kantenbedeckung ist das Verhältnis zwischen der Abscheidung an der
Seitenfläche geteilt durch die Abscheidung an der Oberseite. Die Trägergasflussrate war
1000sccm.
Abbildung 7.6 zeigt die entsprechenden SEM Aufnahmen an den Bruchkanten der zweiten
und dritten Abscheidung aus obiger Tabelle. Die Proben wurden mit Gold bedampft, um Überstrahlung
durch Aufladungseffekte an den Kannten zu vermeiden. Als erstes kann festgestellt
werden, dass durch die Erhöhung der Prekursorflussrate von #1 nach #2 eine sichtbare
Kantenbedeckung gefunden werden konnte. Gleichzeitig steigt die mittlere Filmdicke von
150 auf 213nm an. Da dieser Faktor aber deutlich kleiner als die Erhöhung der Gesamtprekursorflussmenge
ist, kann daraus geschlossen werden, dass das Wachstum weitgehend kinetisch
limitiert ist. Jedoch beobachten wir in den dicken Bereichen eine sehr körnige Schichtstruktur,
was auf instabiles Wachstum in den Maxima der Pulse hindeutet.
(a) (#2) (b) (#3)
Abbildung 7.6: SEM Aufnahmen der zweiten und dritten Probe aus Tabelle 7.1 im Maßstab
1:50.000.