MOCVD and ALD of high-κ dielectric oxides using alkoxide precursors

Chemical Vapor Deposition

Volumn 12, Issue 2-3, 2006, Pages 83-98

  Jones, Anthony C ^a,c   Aspinall, Helen C ^a   Chalker, Paul R ^a   Potter, Richard J ^a   Manning, Troy D ^a   Loo, Yim Fun ^a   O'Kane, Ruairi ^a   Gaskell, Jeffrey M ^a   Smith, Lesley M ^b  

^a UNIVERSITY OF LIVERPOOL   (United Kingdom)

^b Epichem Oxides and Nitrides   (United Kingdom)

^c Epichem Limited   (United Kingdom)

Author keywords

Hafnium aluminate; Hafnium oxide; Lanthanide oxides; Metal alkoxide precursors; Zirconium oxide

Indexed keywords

ATOMIC LAYER DEPOSITION; HAFNIUM ALUMINATE; HAFNIUM OXIDE; LANTHANIDE OXIDES; METAL ALKOXIDE PRECURSORS;

CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; CMOS INTEGRATED CIRCUITS; DEPOSITION; SILICA; ZIRCONIA;

DIELECTRIC MATERIALS;

EID: 33645565246     PISSN: 09481907     EISSN: 15213862     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cvde.200500023     Document Type: Review

References (111)

1. A. Packan, Science 1999, 285, 2079.
2. G. D. Wilk, R. M. Wallace, J. M. Anthony, J. Appl. Phys. 2001, 89, 5243.
3. T. M. Klein, D. Niu, W. S. Epling, W. Li, D. M. Maher, C. C. Hobbs, R. I. Hedge, I. J. R. Baumvol, G. N. Parsons, Appl Phys. Lett. 1999, 75, 4001.
4. M. Copel, M. A. Gribelyuk, E. Gusev, Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 436.
5. B. H. Lee, L. Kang, R. Nieh, W.-J. Qi, J. C. Lee, Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 1926.
6. G. D. Wilk, R. M. Wallace, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 2854.
7. G. D. Wilk, R. M. Wallace, Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 112.
8. G. D. Wilk, M. L. Green, M.-Y Ho, B. W. Busch, T. W. Sorsch, F. P. Klemens, B. Brijs, R. B. van Dover, A. Kornblit, T. Gustaffson, E. Garfunkel, S. Hellenius, D. Monroe, P. Kalavade, J. M. Hergenrother, Tech. Dig. VLSI Symp. 2002, 88.
9. M.-H. Cho, Y. S. Roh, C. N. Whang, K. Jeong, H. J. Choi, S. W. Nan, D.-H. Ko, Appl. Phys. Leu. 2002, 81, 1071.
10. M. Wu, Y. Yang, A. Chin, W. J. Chen, C. M. Kwei, IEEE Electron. Device Lett. 2000, 27, 341.
11. H. J. Osten, J. P. Liu, H. J. Mussig, Appl. Phys. Lett. 2000, 80, 297.
12. J. Kwo, M. Hong, A. R. Kortan, K. T. Queeney, Y. J. Cabal, J. P. Mannaerts, T. Boone, J. J. Krajewski, A. M. Sergent, J. M. Rosamilia, Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 130.
13. J. A. Gupta, D. Landheer, J. P. McCaffrey, G. F. I. Sproule, Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 1718.
14. M. D. Kannan, S. K. Narayandass, C. Balasubramanian, D. Mangalaraj. Phys. Stat. Solidi A 1991, 128, 427.
15. J.-H. Lee, J. P. Kim, J.-H. Lee, Y.-S. Kim, H.-S. Jung, N.-I. Lee, H.-K. Kang, K.-P. Suh, M.-M. Jeong, K.-T. Hyun, H.-S. Baik, Y. S. Chung, X. Liu, S. Ramanathan, T. Seidel, J. Winkler, A. Londergan, H. Y Kim, J. M. Ha, N. K. Lee, Proc. 2002 IEEE Int. Electron. Devices Meet., IEEE, Piscataway, NJ 2002, pp. 221-224.
16. S. Krupanidhi, N. Maffeo, M. Sayer, K. El-Assel, J. Appl. Phys. 1983, 54, 6601.
17. K. Sreevinas, M. Sayer, D. J. Baar, M. Nishioka, Appl. Phys. Lett. 1988. 52, 709.
18. K. Saenger, R. Roy, K. Etzold, J. Cuomo, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1991, 200, 115.
19. R. Ramesh, A. Inam, W. K. Chan, F. Tillerot, B. Wilkens, C. C. Chang, T. Sands, J. M. Tarascon, V. G. Keramidas, Appl. Phys. Lett. 1991, 59, 3542.
20. K. D. Budd, S. K. Dey, D. A. Payne, Br. Ceram. Soc. Proc. 1985, 36, 107.
21. R. W. Vest and J. Xu, Ferroelectrics 1989, 93, 21.
22. M. W. Keijser, G. J. M. Dormans, J. F. M. Gillessen, D. M. de Leeuw, H. W. Zandbergen, Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 2636.
23. M. de Keijser, G. J. M. Dormans, Mater. Res. Soc. Bull. 1996, 21, 31.
24. A. C. Jones. Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 169.
25. I. M. Watson, Chem. Vap. Deposition 1997, 3, 9.
26. A. C. Jones, J. Mater. Chem. 2002, 12, 2576.
27. M. Leskelä. M. Ritala, in Handbook of Thin Film Materials, Vol.1 (Ed: H. S. Nalwa). Academic Press. San Diego. CA 2002. p. 103.
28. R. N. Tauber, A. C. Dumbri, R. E. Caffrey, J. Electrochem. Soc. 1971, 118, 747.
29. C. F. Powell. in Chemically Deposited Nonmetals (Eds: C. F. Powell, J. H. Oxley, J. M. Blocher), John Wiley & Sons Inc., New York 1966, pp. 343-420.
30. R. C. Smith, T. Ma, N. Hoilien, L. Y. Tsung, M. J. Bevan, L. Colombo, J. Roberts, S. A. Campbell, W. Gladfelter. Adv. Mater. Opt. Electron. 2000, 10, 105.
31. M. Pulver, G. Wahl, in Chemical Vapor Deposition-Proc. 14th Int. CVD Conf. and EUROCVD-11 (Eds: M. Allendorf, C. Bernard), The Electrochemical Soc., Pennington, NJ 1997, Vol. 97-25, p. 960.
32. A. C. Jones, T. J. Leedham, P. J. Wright, M. J. Crosbie, D. J. Williams, P. A. Lane, P. O'Brien. Mater. Res. Soc. Proc. 1998, 495, 11.
33. M. Balog, M. Schieber. ;. Cryst. Growth 1972, 17, 298.
34. S. V. Pasko, L. G. Hubert-Pfalzgraf, A. Abrutius, P. Richard, A. Bartasyte, V. Kazlauskiene, J. Mater. Chem. 2004, 14, 1245.
35. D. G. Colombo, D. C. Gilmer, V. G. Young Jr., S. A. Campbell, W. L. Gladfelter, Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 220.
36. A. Bastianini, G. A. Battiston, R. Gerbasi, M. Porchia, S. Daolio, J. Phys. IV 1995, 5, C5-525.
37. Y. Oshita, A. Ogura, A. Hoshino, S. Hiiro, H. Machida, J. Cryst. Growth 2001, 233, 292.
38. Y. Ohshita, A. Ogura, A. Hoshino, S. Hiiro, T. Suzuki, H. Machida, Thin Solid Films 2002, 406, 215.
39. J. J. Gallegos, T. L. Ward, T. J. Boyle, M. A. Rodriguez, L. P. Francisco, Chem. Vap. Deposition 2000, 6, 21.
40. D. C. Bradley, R. C. Mehrotra, D. P. Gaur, Metal Alkoxides, Academic Press, New York 1978.
41. H. J. Frenck, E. Oesterschulze, R. Beckmann, W. Kulisch, R. Kassing, Mater. Sci. Eng. 1991, A139, 394.
42. J. Gould, I. M. Povey, M. E. Pemble, W. R. Flavell, J. Mater. Chem. 1994, 4, 1815.
43. Y. Takahashi, T. Kawae, M. Nasu, J. Cryst. Growth 1986, 74, 409.
44. S. Pakswer, P. Skoug, in Thin Dielectric Oxide Films Made By Oxygen Assisted Pyrolysis of Alkoxides (Eds: J. M. Blocher, J. C. Withers). The Electrochemical Society, Los Angeles 1970, p.619.
45. D. C. Bradley, Chem. Rev. 1989, 89, 1317.
46. A. C. Jones, T. J. Leedham, P. J. Wright, M. J. Crosbie, D. J. Williams, K. A. Fleeting, H. O. Davies, D. J. Otway, P. O'Brien. Chem. Vap. Deposition 1998, 4, 197.
47. U. Patil, M. Winter, H.-W. Bexker, A. Devi, J. Mater, Chem. 2003, 13, 2177.
48. W. A. Herrmann, N. W. Huber, O. Runte, Angew. Chem. Int. Ed. Engl, 1995, 34, 2187.
49. P. A. Williams, J. L. Roberts, A. C. Jones, P. R. Chalker, J. F. Bickley, A. Steiner, H. O. Davies, T. J. Leedham, J. Mater. Chem. 2002, 12, 165.
50. P. A. Williams, J. L. Roberts, A. C. Jones, P. R. Chalker, N. L. Tobin, J. F. Bickley, H. O. Davies, L. M. Smith, T. J. Leedham, Chem. Vap. Deposition 2002, 8, 163.
51. S. Taylor, P. A. Williams, J. L. Roberts, A. C. Jones, P. R. Chalker, Electron. Lett. 2002, 38, 21.
52. S. Horii, K. Yamamoto, M. Asai, H. Miya, M. Niwa, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 2003, 42, 5176.
53. R. Matero, M. Ritala, M. Leskelä, A. C. Jones, P. A. Williams, J. F. Bickley, A. Steiner, T. J. Leedham, H. O. Davies, J. Non-Cryst. Solids 2002, 303, 24.
54. K. A. Fleeting, P. O'Brien, A. C. Jones, D. J. Otway, A. J. P. White, D. J. Williams, J. Chem. Sot., Dation Trans. 1999, 2853.
55. Y. F. Loo, R. O'Kane, A. C. Jones, H. C. Aspinall, R. J. Potter, P. R. Chalker, J. F. Bickley, S. Taylor, L. M. Smith, J. Mater. Chem. 2005, 15, 1896.
56. Y. F. Loo, R. O'Kane, A. C. Jones, H. C. Aspinall, R. J. Potter, P. R. Chalker, J. F. Bickley, S. Taylor, L. M. Smith, Chem. Vap. Deposition, 2005, 11, 299.
57. M.-Y. Ho, H. Gong, G. D. Wilk, B. W. Busch, M. L. Green, W. H. Lin, A. See, S. K. Lahiri, M. E. Loomans, P. I. Räisänen, T. Gutaffson. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 4218.
58. R. B. Clark-Phelps, A. Srivasta, L. Cleveland, T. E. Seidel, O. Sneh. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2001, 670, K2.21.
59. P. A. Marshall, R. J. Potter, A. C. Jones, P. R. Chalker, S. Taylor, G. W. Critchlow, S. A. Rushworth, Chem. Vap. Deposition 2004, 10, 275.
60. R. J. Potter, P. A. Marshall, P. R. Chalker, S. Taylor, A. C. Joncs, T. C. Q. Noakes, P. Bailey. Appl. Phys. Lett. 2004. 84. 4119.
61. M. Leskalä, M. Ritala, J. Solid State Chem. 2003,171, 170.
62. M. Hong, J. Kwo, A. R. Kortan, J. P. Mannaerts, A. M. Sergent. Science 1999, 283, 1897.
63. Y. Shiokawa, R. Amano, A. Nomura, M. Yagi, J. Radioanal. Nucl. Chem. 1991, 152.373.
64. A. Weber, H. Suhr, Mod. Phys. Lett. 1989, B3, 1001.
65. R. L. Nigro, R. Toro, G. Malandrino, V. Raineri, I. L. Fragalà, Electrochem. Soc. Proc. 2003, 2003-08, 915.
66. J. McAleese, J. C. Plakatouras, B. C. H. Stcele, Thin Solid Films 1996, 286. 64.
67. S. Chavalier, G. Bonnet, J. P. Larpin, Appl. Surf. Sci. 2000, 167, 125.
68. N. L. Edleman, A. Wang, J. A. Belot, A. W. Metz, J. R. Babcock, A. M. Kawaoka, J. Ni, M. V. Metz, C. J. Flaschenreim, C. L. Stern, L. M. Liable-Sands, A. L. Rheingold, P. R. Markworth, R. P. H. Chang, M. P. Chudzik, C. R. Kanneworth, T. J. Marks, Inorg. Chem. 2002, 47, 5005.
69. D. C. Bradley, J. S. Ghotra, F. A. Hart, J. Chem. Soc., Dation Trans. 1973, 1021.
70. H. C. Aspinall, P. A. Williams, J. Gaskell, A. C. Jones, J. L. Roberts, L. M. Smith, P. R. Chalker, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 2003, 9, 7.
71. R. Anwander, F. C. Munck, T. Preiermeier, W. Schercr, O. Runte, W. A. Herrmann, Inorg. Chem. 1997, 36, 3545.
72. P. A. Williams, A. C. Jones, H. C. Aspinall, J. M. Gaskell, P. R. Chalker, P. A. Marshall, Y. F. Loo, L. M. Smith, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., in press.
73. H. C. Aspinall, J. Gaskell, P. A. Williams, A. C. Jones, P. R. Chalker, P. A. Marshall, L. M. Smith, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 2004, 10, 13.
74. H. C. Aspinall, J. Gaskell, P. A. Williams, A. C. Jones, P. R. Chalker, P. A. Marshall, L. M. Smith, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 2004, 10, 83.
75. H. C. Aspinall, J. Gaskell, P. A. Williams, A. C. Jones, P. R. Chalker, P. A. Marshall, J. F. Bickley, L. M. Smith, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 2003, 9, 235.
76. Y. F. Loo, R. J. Potter, A. C. Jones, H. C. Aspinall, J. M. Gaskell, P. R. Chalker, L. M. Smith, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 2004. 10, 306.
77. H. C. Aspinall, J. M. Gaskell, Y. F. Loo, A. C. Jones, P. R. Chalker, R. J. Potter, L. M. Smith, G. W. Critchlow, Chem. Vap. Deposition 2004, 10, 301.
78. C. M. Carlson, J. C. Price, P. A. Parilla, D. S. Ginley, D. Niles, R. D. Blaugher, A. Goyal, M. Paranthaman, D. M. Kroeger, D. K. Christen, Physica C 1998, 304, 82
79. A. A. Molodyk, I. E. Korsakov, M. A. Novojilov, I. E. Grahoy, A. R. Kaul, G. Wahl, Chem. Vap. Deposition 2000, 6, 133.
80. S.-W. Kang, S.-W. Rhee, J. Electrochem Soc. 2002, 6, 133.
81. M. Nieminen, M. Putkonon, L. Niinistö. Appl. Surf Sci. 2001, 174, 155.
82. K. Kukli, M. Ritala, V. Porc, M. Lcskclä. T. Sajavaara, R. I. Hegde, D. C. Gilmer, P. J. Tubin, A. C. Jones, H. C. Aspinall. Chem. Vap. Deposition 2006, 12. 58.
83. B. S. Lim, A. Ruh u. P.de Rouffignac, R. G. Gordon, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3957.
84. T. D. Manning, Y. F. Loo, A. C. Jones, H. C. Aspinall, P. R. Chalker, J. F. Bickley, L. M. Smith, G. W. Critchlow, J. Mater. Chem. 2005, 15, 3384.
85. M. Ritala, M. Leskelä. Appl. Surf. Sci. 1994, 75, 333.
86. K. Kukli, K. Forsgen, J. Aarik, A. Aidla, T. Uutare, M. Ritala, A. Niskanan, M. Leskelä, A. Hårsta, J. Cryst. Growth 2001, 231,262.
87. M. Ritala, M. Leskeiå, L. Niinistö, T. Prohaska, G. Friedbacher, M. Grasserbauer, Thin Solid Films 1994, 250, 72.
88. J. Aarik, A. Aidla, A.-A. Kiisler, T. Uustare, V. Summclselg. Thin Solid Films 1999, 340, 110.
89. K. Forsgren, A. Hilrsta, J. Aarik, A. Aidla, J. Westlinder, J. Olsson, J. Koectrochem. Soc. 2002, 149. F139.
90. M. Cho, J. Park, H. B. Park, C. S. Hwang, J. Jeong, K. S. Hyun, Appl. Phys. Leu. 2002, 81, 334.
91. S. Codato, G. Corta, G. Rosetto, G. A. Rizzi, P. Zanella, P. Scard, M. Leoni, Chem. Vap. Deposition 1999, 5, 159.
92. J. Niinistö. M. Putkonon, L.Niinisto̊, K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä. J. Appl. Phys. 2004, 95, 84.
93. J. Niinistö. M. Putkoncn, L. Niinistö, S. L. Stoll, K. Kukli, T. Sajavaara, M. Ritala, M. Leskelä, J. Mater. Chem. 2005, 15, 2271.
94. D. M. Hausmann, E. Kim, J. Becker, R. G. Gordon. Chem. Muter. 2002, 14, 4350.
95. K. Kukli, M. Ritala, M. Sajavaara, T. Keinonen, M. Leskelä, Chem. Vap. Deposition 2002, 8, 199.
96. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä, Chem. Vap. Deposition. 2000. 6. 297.
97. A. C. Jones, P. A. Williams, J. L. Roberts, T. J. Leedham, H. O. Davies, R. Matero, M. Ritala, M. Leskelä, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2002, 716, 145.
98. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä, T. Sajavaara, J. Keinonen, A. C. Jones, J. L. Roberts, Chem. Mater. 2003, 15, 1722.
99. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä, T. Sajavaara, J. Keinonen, A. C. Jones, J. L. Roberts, Chem. Vap. Deposition 2003, 9, 315.
100. R. J. Potter, P. R. Chalker, T. D. Manning, H. C. Aspinall, Y. F. Loo, A. C. Jones, L. M. Smith, G. W. Critchlow, M. Schumacher, Chem. Vap. Deposition 2005, 11, 159.
101. H. Seim, H. Mölsä, M. Nieminen, H. Fjellvåg, L. Niinisto, J. Mater. Chem. 1997, 7, 449.
102. J. Päiväsaari, M. Putkonen, L. Niinisto, Thin Solid Films 2004, 472, 275.
103. B. S. Lim, A. Rahtu, J.-S. Park, R. G. Gordon, Inorg. Chem. 2003, 42, 7951.
104. B. S. Lim, A. Rahtu, R. G. Gordon, Nat. Mater. 2003, 2, 749.
105. J. Niinistö. M. Putkonen, M. Ritala, P. Raisanen, A. Niskanen, M. Leskelä, US Patent 6858 546 2005.
106. K. Kukli, M. Ritala, T. Pilvi, T. Sajavaara, M. Leskelä. A. C. Jones, H. C. Aspinall, D. C. Gilmer, P. J. Tobin, Chem. Mater. 2004, 16, 5162.
107. M. A. Cameron, S. M. George, Thin Solid Films 1999, 348, 90.
108. R. Matero, M. Ritala, M. Leskelä. T. Sajavaara, A. C. Jones, J. L. Roberts. Chem. Mater. 2004, 16, 5630.
109. V. Pore, A. Rahtu, M. Leskelä, M. Ritala, T. Sajavaara, J. Keinonen, Chem. Vap. Deposition 2004, 10, 143.
110. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä. J. Electrochem. Soc. 1995, 142, 1670.
111. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä, T. Sajavaara, J. Keinonen, A.C. Jones, N. L. Tohin. Chem. Vap. Deposition 2004,10,91.