热ALD和等离子增强ALD沉积HfO2薄膜的比较（英文）

摘要

以四(甲乙胺)铪(TEMAHf)作为前驱体,采用热原子层沉积(TALD)技术和等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术分别在硅衬底上沉积二氧化铪(HfO2)薄膜。分别研究了水和臭氧作为共反应物对TALD HfO2薄膜性能的影响及采用电容耦合等离子体(CCP)PEALD HfO2薄膜的最佳工艺条件。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)对不同工艺制备的HfO2薄膜的微观结构、表面形貌进行了表征。结果表明,反应温度为300℃时,TALD 50 nm厚的HfO2薄膜为单斜相晶体;PEALD在较低反应温度(150℃)下充分反应,所沉积的50 nm厚的HfO2薄膜杂质含量较低,薄膜未形成结晶态;PEALD工艺得到的HfO2薄膜的界面层最厚,主要为硅的亚氧化物或铪硅酸盐。电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)测试结果表明,以水作为氧源且反应温度300℃的TALD工艺所得到的HfO2薄膜,其金属-绝缘体-半导体(MIS)器件的漏电流及电滞回线最小。