Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.1 Prozessparameter für BST 67
Mit der Zumischung von Lachgas wurde schnell deutlich, dass bei 565°C Lachgas nicht als
Reaktionsgas wirkt, da es sich vermutlich kaum zersetzt. So wurde z.b. in zwei ansonsten
identischen Versuchen (O2 = 55sccm und N2O = 55sccm) der Lachgasfluss durch Argon ersetzt,
was zu keiner Änderung der Effizienz geführt hat. Bei Verwendung von reinem Lachgas
(110sccm, hier als O2 Fluss = 0 eingezeichnet)) ergaben sich ebenfalls keine signifikanten
Änderungen. Dies kann mit dem Sauerstoff der schon in den Prekursormolekülen enthalten ist
erklärt werden. Auffallend an diesen Schichten ist aber, dass große Mengen an Kohlenstoff
mit SNMS in der Schicht gefunden werden konnten. D.h. die Prekursoren haben sich nicht
vollständig zersetzt bevor sie in die Schicht eingebaut wurden. Ein solches Material müsste
bei hoher Temperatur unter Sauerstoff nachbehandelt werden, um den Kohlenstoff zu oxidieren.
Ein Fluss von 100sccm kann deshalb als Minimalwert bei gegebener Suszeptortemperatur
betrachtet werden. Die Experimente bei 565°C wurden daher mit einem Sauerstofffluss von
100 – 200sccm durchgeführt.
Bei höherer Wachstumstemperatur (z.B. 655°C) wird wesentlich weniger Sauerstoff benötigt.
Ein Wert von 55sccm an O2 gilt als ausreichend kohlenstofffreie Schichten zu erzeugen. In
der Regel wurde der O2 / N2O Fluss auf 55 / 55sccm, bzw. auf 110sccm an reinem Sauerstoff
gesetzt, wobei zwischen diesen beiden Variationen auf Platin kein Unterschied festgestellt
wurde. Auf Siliziumsubstraten konnte jedoch ein Unterschied in Bezug auf das Wachstum der
amorphen Grenzschicht gefunden werden, siehe dazu Kapitel 6.3.
c) Trägergasflüsse
Nun verbleibt noch der Trägergasfluss durch den Verdampfer und der weitere Argonfluss, der
die Reaktionsgase unterstützt. Die Summe aus diesen Flüssen hat einen direkten Einfluss auf
die laterale Homogenität der Schichten. Um die radiale Abhängigkeit der Abscheidung über
dem Suszeptor zu bestimmen, wurde in Vorversuchen die Rotation eines Satelliten gestoppt.
Auf dem Satelliten befanden sich von der Mitte nach außen drei 1zöllige Platinsubstrate in
jeweils 1zölligem Abstand voneinander. In Abbildung 4.3 sind die unterschiedlichen Gradienten
der verschiedenen Elemente aufgetragen wie sie nach einer Abscheidung bei 595°C beobachtet
wurden. Dabei fällt auf, dass die Elemente aus der 2. Hauptgruppe im selben Punkt
auf Null zu laufen. Die Extrapolation dieses Punktes liegt leicht außerhalb der Waferscheibe.
Der Titan Prekursor kommt aber erst weiter außerhalb auf null. Man kann sich vorstellen,
dass sich dadurch das Gr-II / Ti Verhältnis in der Mitte und am Rand leicht unterscheidet.
Diese Abweichungen liegen innerhalb von 2%. Zudem liegen die Punkte nicht ganz genau auf
einer Geraden. Auch bei vielen anderen Versuchen wurde durchgehend eine Abweichung der
Mitte nach unten von der Ausgleichsgeraden gefunden.
XRF - Zählrate [c/s]
1000
800
600
400
200
0
Innen Mitte Außen
Position auf dem Satellit
Sr
Ti
Ba
Abbildung 4.3: Die Einbauraten
der einzelnen Elemente
in radialer Richtung. Diese
konnten durch Anhalten der
Satellitenrotation aufgenommen
werden. Die Abscheidung
erfolgte bei 595°C.