Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.3 STA Abscheidung aus mono-molekularem Prekursor 79
4.3 STA Abscheidung aus mono-molekularem Prekursor
Zur Herstellung von SrTa2O6 wurde der im 3. Kapitel beschriebene Kombinationsprekursor
verwendet. Da der Prekursor mit konstanter Zusammensetzung bereits vorliegt, kann die
Schichtzusammensetzung nicht über die Verdampferparameter eingestellt werden; eine Einschränkung,
die zwangläufig hingenommen werden muss. Im Nachfolgenden wird die Vorgehensweise
bei der Prozessentwicklung für die Abscheidung von STA beschrieben und im
siebten Kapitel werden die Resultate des amorphen oder kristallinen Materials diskutiert.
Das erste Ziel bestand darin, die optimale Filmstöchiometrie (Sr/Ta = ½) durch die Variation
der Prozessparameter zu erreichen und dies bei möglichst niedriger Temperatur und hoher
Wachstumsrate. Dazu haben wir uns im Wesentlichen auf drei Parameter (Temperatur, Sauerstoffflussrate
und Prozessdruck) konzentriert. Daneben wurde noch der Trägergasfluss, mit
dessen Hilfe die Homogenität eingestellt wird, und die Temperatur der Ceiling betrachtet.
Zusätzlich wurde die Abscheidung auf verschiedene Substraten untersucht. Hierbei kommt
die Eigenschaft des Planetenreaktors vorteilhaft zum Tragen, dass fünf verschiedenen Wafer
gleichzeitig beschichtet werden können. Für die XRF Auswertung wurden standardmäßig
Platinwafer mit einer ZrO2 Haftschicht und unbehandelte Siliziumwafer verwendet. Weiterhin
erfolgte die Abscheidung auch auf den standard Platin/TiO2 Wafern und auf mit TiN Elektroden
beschichteten Wafern.
Für die XRF-Messung konnte auf alte SBT Standards zurückgegriffen werden: Die Zusammenhänge
zwischen der Zählrate und der Massenbelegung für die Elemente Strontium und
Tantal wurden übernommen und in der Dickenberechnung wird die unterschiedliche Dichte
von STA berücksichtigt.
a) Sauerstoffflussrate
Erste Tests der Abhängigkeit der Stöchiometrie von der Sauerstoffflussrate wurden bei einer
Reaktortemperatur von 400°C und einem Druck von 6mbar durchgeführt. Wie Abbildung
4.18 zeigt, wurde insgesamt eine große Abweichung von der gewünschten Stöchiometrie aber
nur eine kleine Veränderung in der Sr/Ta Zusammensetzung mit dem O2 Fluss festgestellt.
Damit wurde dieser Parameter im Nachfolgenden nicht weiter untersucht und auf einem Fluss
von 500sccm belassen.
Ähnlich liefert auch die Wachstumsrate keine relevante Abhängigkeit vom Sauerstofffluss.
Diese lag im Schnitt auf den Platinwafern bei ~ 9nm/Min und auf den Siliziumsubstraten bei
~ 8nm/Min. Generell beobachtet man also etwas mehr Wachstum auf der Platinoberfläche als
auf Silizium, was auf die erhöhte Temperatur des Platinsubstrats zurückzuführen ist, siehe
Kap. 3.1.4.
Sr/Ta
2,50
2,00
1,50
1,00 Platin
0,50
0,00
Silizium
100 200 300 400 500
Sauerstoff [ml/Min]
Abbildung 4.18: Abhängigkeit
der Zusammensetzung, Sr/Ta,
von der Sauerstoffflussrate.
Die Temperatur (400°C) und
der Druck (6mbar) wurden
konstant gehalten.