Stability of zirconium silicate films on Si under vacuum and O/sub 2/ annealing

The effect of postdeposition annealing in vacuum and in dry O2 on the atomic transport and chemical stability of chemical vapor deposited ZrSixOy films on Si is investigated. Rutherford backscattering spectrometry, narrow nuclear resonance profiling, and low energy ion scattering spectroscopy were used to obtain depth distributions of Si, O, and Zr in the films. The chemical environment of these elements in near-surface and near-interface regions was identified by angle-resolved x-ray photoelectron spectroscopy. It is shown that although the interface region is rather stable, the surface region presents an accumulation of Si after thermal annealing

Interaction of SiC thermal oxidation by-products with SiO2

We investigated oxygen incorporation and exchange during thermal growth of silicon oxide films on silicon carbide. This investigation was carried out in parallel with the thermal growth of silicon oxide films on silicon for comparison.We provide experimental evidence that oxidation by-products of silicon carbide out-diffuse and interact with the silicon oxide overlayer, incorporating C and O. This and other results are in sharp contrast to those obtained for silicon samples, constituting a key issue in the stability of any dielectric material used on silicon carbide

Enhanced initial growth of atomic-layer-deposited metal oxides on hydrogen-terminated silicon

A route is presented for activation of hydrogen-terminated Si(100) prior to atomic layer deposition. It is based on our discovery from in situ infrared spectroscopy that organometallic precursors can effectively initiate oxide growth. Narrow nuclear resonance profiling and Rutherford backscattering spectrometry show that surface functionalization by pre-exposure to 108 Langmuir trimethylaluminum at 300 °C leads to enhanced nucleation and to nearly linear growth kinetics of the high-permittivity gate dielectrics aluminum oxide and hafnium oxide

Filmes finos dielétricos para a tecnologia do silício : processamento térmico e caracterização

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais

Filmes finos dielétricos para a tecnologia do silício : processamento térmico e caracterização

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais

Transporte atômico em filmes dielétricos : nanoestruturas Al2O3/Si submetidas a tratamentos térmicos em diferentes atmosferas

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Hoja de predicción: Número 29 - 1989 Febrero 10

The stability of a ZrAlxOy film sputtered on Si upon thermal annealing in vacuum or in O2 was investigated. X-ray diffraction indicated that the as-deposited film was amorphous and remained so after annealing. Rutherford backscattering, narrow nuclear resonance profiling, and low-energy ion scattering provided the average composition of the film and the depth distributions of different elements. Chemical analysis of these elements was accessed by x-ray photoelectron spectroscopy. Annealing in vacuum produced thickness inhomogeneities and/or transport of very small amounts of Si from the substrate into the overlying film, with formation of Si precipitates. Annealing in O2 led to oxygen exchange throughout the film, as well as Si transport in slightly higher amounts than in vacuum. Differently from the observed upon annealing in vacuum, Si was either incorporated into the Zr,Al–O framework or oxidized in SiO2

El Eco de Santiago : diario independiente: Año VI Número 1859 - 1901 Marzo 08

Aluminum oxide films deposited on silicon by atomic layer chemical vapor deposition were annealed in an ¹⁸O-enriched oxygen atmosphere under various conditions of temperature, time, and pressure. Cavity formation at the film surface was monitored by atomic force microscopy and it was seen to depend on annealing parameters. Areal densities and profiles of oxygen incorporated from the gas phase were determined by nuclear reaction techniques. A propagating front of incorporated oxygen from the gas/solid interface toward the film/ substrate interface was observed. This was modeled as a diffusion-reaction process, where isotopic exchange is the reaction channel. The model is capable of reproducing the observed ¹⁸O profiles and areal densities as well as their dependence on annealing parameters

Stability of zirconium silicate films on Si under vacuum and O/sub 2/ annealing

The effect of postdeposition annealing in vacuum and in dry O2 on the atomic transport and chemical stability of chemical vapor deposited ZrSixOy films on Si is investigated. Rutherford backscattering spectrometry, narrow nuclear resonance profiling, and low energy ion scattering spectroscopy were used to obtain depth distributions of Si, O, and Zr in the films. The chemical environment of these elements in near-surface and near-interface regions was identified by angle-resolved x-ray photoelectron spectroscopy. It is shown that although the interface region is rather stable, the surface region presents an accumulation of Si after thermal annealing