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Selective Pulsed Chemical Vapor Deposition of Water-Free TiO2/Al2O3 and HfO2/Al2O3 Nanolaminates on Si and SiO2 in Preference to SiCOH

材料科学 原子层沉积 化学气相沉积 选择性 成核 沉积(地质) 化学工程 表面粗糙度 透射电子显微镜 分析化学(期刊) 电介质 薄膜 纳米技术 复合材料 光电子学 催化作用 有机化学 化学 工程类 沉积物 古生物学 生物
作者
James Huang,Yunil Cho,Zichen Zhang,Antony Jan,Keith T. Wong,Srinivas Nemani,Ellie Yieh,Andrew C. Kummel
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (13): 15716-15727 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsami.1c19810
摘要

Highly selective and smooth TiO2/Al2O3 and HfO2/Al2O3 nanolaminates were deposited by water-free pulsed chemical vapor deposition (CVD) at 300 °C using titanium isopropoxide (Ti(OiPr)4) and hafnium tertbutoxide (Hf(OtBu)4) with trimethylaluminum (TMA). TMA was found to be the key factor for enhancing nucleation selectivity on SiO2 or Si versus SiCOH (hydrophobic, nonporous low k dielectric). With precise dosing of TMA, selective nucleation of TiO2/Al2O3 and HfO2/Al2O3 nanolaminates was achieved and smoother films were formed with higher selectivity compared to single precursor TiO2 and HfO2 CVD. The selectivity of TiO2/Al2O3 nanolaminate deposition increased from 34 to 44 (deposition on Si vs SiCOH), while RMS roughness of the film of Si decreased from 2.8 to 0.38 nm. The selectivity of HfO2/Al2O3 deposition increased from 14 to 73, while the RMS roughness of HfO2/Al2O3 on Si was maintained at a similar value of 0.78 nm. Deposition of water-free pulsed CVD TiO2/Al2O3 and HfO2/Al2O3 nanolaminates was conducted on a Cu/SiCOH patterned sample to study their nanoselectivity. Transmission electron microscopy images of the Cu/SiCOH patterned sample demonstrated that highly selective and smooth TiO2/Al2O3 and HfO2/Al2O3 nanolaminates can be formed on a nanoscale pattern.
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