原子層淀積高介電常數(shù)柵介質(zhì)層反應(yīng)機(jī)理的量子化學(xué)研究.pdf

1、本文用量子化學(xué)的密度泛函方法對高介電常數(shù)柵介質(zhì)的原子層淀積初始反應(yīng)機(jī)制作了詳細(xì)的研究。研究的高介電常數(shù)介質(zhì)有Al2O3、HfO2和ZrO2，襯底則有Si和SiGe襯底。具體研究內(nèi)容包括HfCl4和ZrCl4在Ge/Si(100)-2×1襯底以及Al(CH3)3在Si(100)-2×1上的吸附反應(yīng)。計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)HfCl4在Ge/Si(100)-2×1上的反應(yīng)具有很小的能量勢壘，并且最終形成的產(chǎn)物Si-HfCl3*表面基團(tuán)能量較低，說明Hf

2、Cl4在Ge/Si(100)-2×1上能很好的吸附并分解。HfCl4和ZrCl4在OH-Ge/Si(100)-2×1表面上的吸附過程也顯得相當(dāng)容易，過渡態(tài)為由Zr或Hf,Cl和O原子組成的四員環(huán)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)副產(chǎn)物HCl無法自發(fā)從表面脫附，所以在ALD工藝中需要較長的排氣時間才能徹底帶走HCl。TMA在完全羥基化的Si(100)-2×1上的吸附經(jīng)歷了兩個步驟，首先是形成一個-O-AlMe2-O-表面基團(tuán)，隨后再于鄰近的羥基反應(yīng)形成-O-Al