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Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

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6 INTEGRATION VON

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN Es wurden zunächst quadratische 1“ x 1“ Proben hergestellt, bei denen ganzflächig Pt und darauf MSQ aufgetragen wurde. Die MSQ-Schicht wurde bei sechs unterschiedlichen Proben mit Temperaturen von 425°C (Standard), 500°C, 600°C, 700°C, 800°C und 900°C unter N 2 -Atmosphäre ausgeheizt. Anschließend wurden FTIR (Fourier Transformations IR Spektroskopie) - Messungen durchgeführt. Das resultierende Absorptionsspektrum der Messungen ist in Abbildung 6.9 dargestellt. 100 Intensität [%] 80 60 40 20 900°C 800°C 700°C 600°C 500°C 425°C 0 1400 1300 1200 1100 1000 Wellenzahl [cm -1 ] Abbildung 6.9: FTIR-Analyse an Pt/MSQ-Schichten, die mit unterschiedlichen Temperaturen ausgeheizt wurden. Vergleichbar zur Literatur ist eine Änderung der chemischen Struktur des MSQ ab einer Temperatur von 700°C zu erkennen. Die Absorptionslinien der Si-CH 3 - und CH 3 - Bindungen bei 1275 cm -1 und 2975 cm -1 verschwinden bei Temperaturen ≥ 700°C. Demzufolge wird bei hohen Temperaturen die Methylgruppe der MSQ-Schicht zerstört. Ferner wurde eine Verschiebung der O-Si-O-Käfig-Linie von 1200 cm -1 auf 1250 cm -1 beobachtet, was einer strukturellen Veränderung des MSQ entspricht und den Werten der Literatur sehr ähnelt [122]. Dichtebestimmungen der MSQ-Schichten wurden mit XRR (X-Ray Reflection) - Messungen durchgeführt [129]. Es zeigte sich, dass die Schichten, welche über 700°C ausgeheizt wurden, mit 2,09 gcm -3 eine höhere Dichte aufwiesen als die Schichten < 700°C mit 1,64 gcm -3 . Das MSQ wird dementsprechend durch die Zerstörung der relativ großen und Platz einnehmenden Methylgruppe verdichtet [122]. Eine Oberflächenstrukturanalyse mittels Rasterkraftmikroskopie ergab ergänzend keinen signifikanten Unterschied in der Oberflächenrauhigkeit durch Ausheizen der Schichten mit höheren Temperaturen (Rout-Mean-Square roughness ~ 0,35 nm). Der Einfluss der strukturellen Änderung und damit der Methylgruppe auf das Schaltverhalten von Pt/MSQ/Ag-Zellen wurde in einer Testreihe mit 125 100 nm x 100 nm Einzelkreuzstrukturen durchgeführt. Es wurden dabei die 101

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN Formierungsspannungen sowie die SET-Spannungen und die RESET-Spannungen an 800°C geheizten MSQ-Schichten mit der gleichen Vorgehensweise wie in Kapitel 6.1 untersucht. Die statistischen Auswertungen der Messungen wurden dann mit denen verglichen, die an konventionell hergestellten MSQ-Schichten (bei 425°C) erstellt wurden. Abbildung 6.10 stellt die Ergebnisse der Messreihe an 800°C geheizten MSQ- Schichten dar. Anzahl der Bauelemente [%] 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 U FORM [V] a) Abbildung 6.10: Statistische Auswertung der a) Formierungsspannung, b) SET-Spannung, c) RESET-Spannung, anhand einer Testreihe mit 77 von 125 funktionsfähigen 100 nm x 100 nm Crossbar-Strukturen (61,6 % Ausbeute), bei denen die MSQ-Schicht bei 800°C ausgeheizt wurde. Anzahl der Bauelemente [%] 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 U ON [V] Anzahl der Bauelemente [%] 40 30 20 10 0 0 -0.5 -1 -1.5 -2 U OFF [V] b) c) Es waren 77 der 125 Zellen funktionsfähig, was einer ähnlichen Ausbeute von 61,6 % im Vergleich zu den Standard-Bauelementen entsprach. Die breitere Verteilung der Formierungsspannung der Abbildung 6.10 a) unterschied sich hingegen deutlich von der 102