Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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8 Schichteigenschaften - 4: Oxide der Gr.-IVb Metalle<br />
Im Zusammenhang mit dem Test der M-(O-Pr i )2(tbaoac)2 Prekursoren (Kap. 4.2) wurden<br />
Wachstumsuntersuchungen über den Temperaturbereich von 350 bis 750°C durchgeführt.<br />
Damit konnten für alle drei Oxide, TiO2, ZrO2 und HfO2, sowohl amorphe wie kristalline<br />
Schichten in-situ hergestellt werden. Das Wachstum wurde sowohl auf Platinelektroden als<br />
auch auf Siliziumwafern untersucht. Erste Tests der elektrischen Eigenschaften wurden vorwiegend<br />
an MIS Strukturen durchgeführt, da speziell ZrO2 und HfO2 aktuelle Kandidaten für<br />
den Einsatz als Gateoxide sind.<br />
8.1 TiO2<br />
8.1.1 Strukturelle Eigenschaften<br />
Die Entwicklung der Kristallstruktur von TiO2 mit der Abscheidtemperatur ist in Abb. 8.1 für<br />
die Abscheidung auf SiO2/Si(100) Substraten und auf Pt/ZrO2/SiOx/Si Substraten dargestellt<br />
[56]. Die Diffusionsbarriere, bzw. Haftschicht aus TiO2 unter dem Platin wurde in diesem Fall<br />
durch ZrO2 ersetzt, um die XRF Messung der Schicht nicht zu verfälschen. Deshalb sind auch<br />
die Reflexe von ZrO2 im Untergrund der Beugungsdiagramme zu sehen. Die Beugungsdiagramme<br />
wurden unter streifendem Einfall von 2° aufgenommen. Die Schichten wurden, wie<br />
bereits in Kapitel 4.2.1 besprochen, mit konstanter Pulszahl abgeschieden. Da die Filmdicke<br />
durch die Wachstumseffizienz beeinflusst ist, variiert die Dicke zwischen dem minimalen<br />
Wert von 9nm bei 400°C und dem maximalen Wert von ~ 25nm im Bereich des breiten Plateaus<br />
bei 450 - 550°C. Die Abnahme der Peakintensitäten bei den höchsten Temperaturen<br />
kann mit der Abnahme der Dicke oberhalb von 650°C erklärt werden.<br />
Intensität [a.u.]<br />
A(101)<br />
R(110)<br />
TiO 2 /SiO x /Si(100)<br />
A(200)<br />
A(105)<br />
A(211)<br />
20 30 40 50 60<br />
°2θ<br />
750 o C<br />
700 o C<br />
650 o C<br />
600 o C<br />
550 o C<br />
500 o C<br />
450 o C<br />
400 o C<br />
A(101)<br />
R(110)<br />
ZrO x<br />
TiO 2 /Pt/ZrO x /Si(100)<br />
Pt (111)<br />
Pt (200)<br />
A(200)<br />
A(211)<br />
20 30 40 50 60<br />
°2θ<br />
750 o C<br />
700 o C<br />
500 o 550<br />
C<br />
o 650<br />
C<br />
o C<br />
600 o C<br />
400 o 450<br />
C<br />
o C<br />
Abbildung 8.1: Röntgenbeugungsdiagramme aufgenommen in Dünnfilmgeometrie von TiO2<br />
Schichten, die bei verschiedener Wachstumstemperatur und auf verschiedenen Substraten<br />
gewachsen wurden. Links: Siliziumsubstrat und rechts: Platinsubstrat.
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