Атомно-слоевое осаждение оксида титана (TiO2) с применением удаленного источника плазмы

Изменяя температуру осаждения можно изменить степень кристалличности пленки TiO₂.

Рентгено-дифракционные спектры показывают как меняется структура пленки TiO₂ от аморфной к анатазной при изменении температуры от 200° до 300°C.

Размытый максимум - это кристаллический кремний.

Особенности процесса и результаты:

• Прекурсор: Изопропоксид титана - TTIP = Ti(OC₃H₇)₄;
• ;
• плазмообразующий газ: O₂;
• способ доставки: барботирование;
• доза прекурсора контролируется быстродействующей системой подачи газов;
• температура осаждения: 25° - 300°C;
• время цикла < 10 сек для 200 мм подложки (короче для подложек меньшего размера ~ 7 c);
• скорость роста: 0.47 A/цикл (при дозе насыщения для аморфных пленок), 2.8 A/мин, 17 нм/час (для 200 мм подложки, быстрее для малых подложек);
• равномерность: ± 2 %
• содержание C и H < предела определения (2%);
• коэффициент преломления - 2.4;
• Ti:O = 1 : 2 по RBS (резерфордовское обратное рассеяние);
• плотность 3.8 г/см³;
• запрещенная энергетическая зона 3.5 эВ (при 200°C).

Данные Эйндховенского университета:

Осаждение при комнатной температуре: скорость - 0,4-0,55 А/цикл (измерено в процессе роста с помощью эллипсометра)

RBS анализ 66 нм пленки TiOx на структуру Si/SiO₂
Ti:O = 1:1, без C, без H,
Si частично покрыт маской
плотность пленки TiO₂ - 3.8 г/см³ (для сравнения плотность массивного материала TiO₂ - 4.2 г/cм³)