Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

7.2 Elektrische Eigenschaften 137
Mit einer zusätzlichen Erhöhung der Pulsfrequenz und der damit verbundenen weiteren Erhöhung
der Prekursorflussrate von #2 nach #3 beobachten wir wieder deutlich glattere Schichten,
was durch die größere Überlagerung der Pulse erklärt werden kann. Jedoch scheinen die
Kantenbedeckung und auch die Filmdicke aufgrund der erhöhten Gasgeschwindigkeit bzw.
einer zu kurzen Verweilzeit der Prekursoren wieder abzunehmen. Da das Lösungsmittel unter
diesen Bedingungen einen wesentlichen Beitrag zur Gasbilanz macht, müssten hier Wege
gefunden werden die Verweilzeit der Prekursoren zu erhöhen. Daher wird eine drastische Reduktion
der Gesamtflussrate vorgeschlagen, was allerdings auch die Homogenität über dem
gesamten Wafer nachteilig beeinflussen würde. Darüber hinaus muss geklärt werden, ob in
den dünn beschichteten Bereichen die Stöchiometrie erhalten bleibt. Hier sind also weitere
Optimierungsschritte nötig.
7.2 Elektrische Eigenschaften
Die Platin-Topelektroden wurden durch Sputterdeposition über Schattenmasken aufgebracht.
Die Größe der kreisrunden Elektroden liegt zwischen 0,011 und 1,079mm² und in den meisten
Fällen wurde die mittlere Elektrodengröße von 0,053mm² verwendet. Die Größe der Elektroden
ist nicht so gut reproduzierbar wie beim Lift-Off Verfahren, sodass Fehler von bis zu 5%
angenommen werden können. Die Charakterisierung der STA Proben konzentriert sich auf
das Leckstrom- und Kapazitätsverhalten, sowohl der amorphen, als auch der nachkristallisierten
Proben. Wie bereits oben erwähnt, mussten die Proben auf 700 – 800°C angelassen werden,
um sie zu kristallisieren. In der Regel wurden die 1“ großen Proben geteilt, eine Hälfte
wurde kristallisiert, während die andere amorph blieb. Nach dem Aufbringen der Elektroden
wurden die Proben bei 500°C für 20min unter Sauerstoff thermisch nachbehandelt. Das Elektrodentempern
hat insbesondere bei den kristallinen Proben die Leckströme und die dielektrischen
Verluste deutlich verbessern können. Wegen der möglichen Reaktion des TiN
wurden die Proben auf diesen Elektroden nur bei 350°C nachbehandelt.
7.2.1 STA auf Platinelektroden
a) Kapazität und Verlusttangens
Abbildung 7.7 zeigt die Kapazität und den Verlustwinkel einer 78nm dicken Schicht mit einem
Sr/Ta Verhältnis von 0,5 als Funktion der Vorspannung. Die Kapazität der amorphen
Schichten ist innerhalb des gemessenen Bereichs vollkommen spannungsunabhängig. Der
Verlustwinkel liegt im Bereich von 0,001 und ist ebenfalls sehr konstant. Für die kristalline
Schicht beobachten wir einen Anstieg der Kapazität um etwa einen Faktor drei, allerdings
steigt auch der Verlustwinkel um eine Größenordnung an. Auch die kristallinen Schichten
zeigen eine geringe Abhängigkeit der Kapazität von der Vorspannung, d.h. die ´Tunabiliy´
liegt zwischen 2 und 3%.