Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

8.3 HfO2 153
8.3 HfO2
8.3.1 Strukturelle Eigenschaften
Die in Abbildung 8.11 zusammengefassten Röntgenbeugungsdiagramme zeigen auch für das
HfO2 unterhalb 400°C amorphe Schichten und zunehmende Kristallisation bei höheren Temperaturen
[149]. Bei den gezeigten dünnen Schichten sind die Reflexe stark verbreitert so dass
keine Unterscheidung zwischen der oft bei tiefen Temperaturen beobachteten tetragonalen
Phase [150, 151] und der bei 700°C beobachteten stabilen monoklinen Phase (wie bei ZrO2,
verzerrte CaF2-Phase) gefunden werden kann.
Intensität [a.u.]
HfO 2 /SiO x /Si
(110)/(011)
(1 -
11)
(111)
(200)/(020)/(002)
(1 -
12)/(201)/(1 -
21)
(220)/(022)/(2 -
21)
(003)/(221)
700°C
650°C
600°C
500°C
450°C
400°C
10 20 30 40 50 60 70
°2θ
Abbildung 8.11: XRD Diagramme
von HfO2 nach
Abscheidung bei verschiedenen
Temperaturen. Die
Schichtdicken lagen im
Bereich zwischen 7 und 11
nm.
Die Dichte der unbehandelten amorphen Schichten ist beim HfO2 oft gering [152] und kann
durch Tempern bei relativ tiefen Temperaturen deutlich erhöht werden ohne dass die Schicht
kristallisiert. Dies wurde auch bei diesen Schichten in Messungen der Reflektivität der Röntgenstrahlen
(XRR) beobachtet und ist in Abbildung 8.12 am Beispiel einer bei 400°C abgeschiedenen,
amorphen Schicht gezeigt.
Intensität, normiert [a.u.]
10 1
10 0
10 -1
10 -2
10 -3
10 -4
10 -5
as dep. (400°C)
post-ann 400°C
post-ann 600°C
10
0 1 2 3 4 5 6
-6
°2θ
Dicke [nm]
20
15
10
5
Dicke [nm]
Dichte [gm/cm 3 ]
ρ HfO 2 =10,1 gm/cm 3
0
0 200 400 600 800
Anlasstemperatur [°C]
Abbildung 8.12: (a) Änderung der Reflektivität von Röntgenstrahlen, XRR, an einer bei 400°C
deponierten Schicht mit dem Anlassen bei 400°C und 600°C. Rechts ist der Verlauf der daraus
abgeleiteten Dicke, bzw. Dichte der Schichten dargestellt.
15,0
12,5
10,0
7,5
5,0
2,5
0,0
Dichte [gm/cm 3 ]