Deposition of ZrO2 and HfO2 thin films by liquid injection MOCVD and ALD using ansa-metallocene zirconium and hafnium precursors

Journal of Materials Chemistry

Volumn 18, Issue 38, 2008, Pages 4561-4571

  Black, Kate ^a   Aspinall, Helen C ^a   Jones, Anthony C ^a   Przybylak, Katarzyna ^a   Bacsa, John ^a   Chalker, Paul R ^a   Taylor, Stephen ^a   Zhao, Ce Zhou ^a   Elliott, Simon D ^b   Zydor, Aleksandra ^b   Heys, Peter N ^c  

^a UNIVERSITY OF LIVERPOOL   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY COLLEGE CORK   (Ireland)

^c SAFC Hitech   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALUMINUM COMPOUNDS; ATOMIC LAYER DEPOSITION; AUGER ELECTRON SPECTROSCOPY; CARBON; CARBON FILMS; CHARGE COUPLED DEVICES; CRYSTAL ATOMIC STRUCTURE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIELECTRIC PROPERTIES; HAFNIUM; HAFNIUM OXIDES; MOS DEVICES; ORGANOMETALLICS; OXIDE FILMS; OXIDE SEMICONDUCTORS; VAPOR DEPOSITION; X RAY POWDER DIFFRACTION; ZIRCONIA; ZIRCONIUM;

ANSA-METALLOCENE; DISTORTED TETRAHEDRAL GEOMETRIES; LIQUID INJECTIONS; LIQUID-INJECTION MOCVD; METAL-ORGANIC CHEMICAL VAPOUR DEPOSITIONS; METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR CAPACITORS; TEMPERATURE RANGE; TETRAGONAL PHASE;

THIN FILMS;

EID: 52349114918     PISSN: 09599428     EISSN: 13645501     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b807205a     Document Type: Article

References (77)

1. R. D. Valtri, and F. S. Galasso, Ger. Pat., DE 3,427,911, 1986
2. V. K. Khanna, R. K. Nahar Appl. Surf. Sci., 1987, 28, 247.
3. W. H. Lowdermilk, D. Milam, F. Rainer Thin Solid Films, 1980, 73, 155.
4. C. T. Hsu, S. W. Li, C. H. Liu, Y. K. Su, T. S. Wu, M. Yokoyama J. Appl. Phys., 1992, 71, 1509.
5. G. D. Wilk, R. M. Wallace, J. M. Anthony J. Appl. Phys., 2001, 89, 5243.
6. M. H. Cho, Y. S. Roh, C. N. Whang, K. Jeong, H. J. Choi, S. W. Nam, D. H. Ko, J. H. Lee, N. I. Lee, K. Fujihara Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 1071.
7. C. X. Zhu, B. J. Cho, M. F. Li Chem. Vap. Deposition, 2006, 12, 165.
8. A. C. Jones J. Mater. Chem., 2002, 12, 2576.
9. 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.
10. D. M. Hausmann, E. Kim, J. Becker, R. G. Gordon Chem. Mater., 2002, 14, 4350.
11. R. N. Tauber, A. C. Dumbri, R. E. Caffrey J. Electrochem. Soc., 1971, 118, 747.
12. C. F. Powell, in Chemically Deposited Non-Metals, ed. C. F. Powell, J. H. Oxley and J. M. Blocher, John Wiley and Sons Inc., New York, 1966, pp 343-420, and references therein
13. M. Pulver, G. Wahl Proc. Electrochem. Soc., 1977, 97-25, 960.
14. A. C. Jones, T. J. Leedham, P. J. Wright, M. J. Crosbie, D. J. Williams, P. A. Lane, P. O’Brien Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1998, 495, 11.
15. M. Balog, M. Schieber, M. Michman, S. Patai J. Cryst. Growth, 1972, 17, 298.
16. D. G. Colombo, D. C. Gilmer, V. G. Young, S. A. Campbell, W. L. Gladfelter Chem. Vap. Deposition, 1998, 4, 220.
17. A. Bastianini, G. A. Battiston, R. Gerbasi, M. Porchia, S. Daolio J. Phys. IV, 1995, 5, 525.
18. Y. Ohshita, A. Ogura, A. Hoshino, S. Hiiro, H. Machida J. Cryst. Growth, 2001, 233, 292.
19. P. A. Williams, A. C. Jones, N. L. Tobin, P. R. Chalker, S. Taylor, P. A. Marshall, J. F. Bickley, L. M. Smith, H. O. Davies, G. W. Critchlow Chem. Vap. Deposition, 2003, 9, 309.
20. B. J. Gould, I. M. Povey, M. E. Pemble, W. R. Flavell J. Mater. Chem., 1994, 4, 1815.
21. S. Pakswer, and P. Skoug, in Thin Dielectric Oxide Films Made by Oxygen Assisted Pyrolysis of Alkoxides, ed. J. M. Blocher and J. C. Withers, The Electrochemical Society, Los Angeles, 1970, p. 619
22. 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.
23. U. Patil, M. Winter, H. W. Becker, A. Devi J. Mater. Chem., 2003, 13, 2177.
24. 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.
25. 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.
26. 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.
27. S. Taylor, P. A. Williams, J. L. Roberts, A. C. Jones, P. R. Chalker Electron. Lett., 2002, 38, 21.
28. S. Codato, G. Carta, G. Rossetto, G. A. Rizzi, P. Zanella, P. Scardi, M. Leoni Chem. Vap. Deposition, 1999, 5, 159.
29. G. Carta, N. El Habra, G. Rossetto, G. Torzo, L. Crociani, M. Natali, P. Zanella, G. Cavinato, V. Matterello, V. Rigato, S. Kaciulis, A. Mezzi Chem. Vap. Deposition, 2007, 13, 626.
30. J. M. Gaskell, A. C. Jones, K. Black, P. R. Chalker, T. Leese, A. Kingsley, R. Odedra, P. N. Heys Surf. Coatings Technol., 2007, 201, 9095.
31. R. O’Kane, J. Gaskell, A. C. Jones, P. R. Chalker, K. Black, M. Werner, P. Taechakumput, S. Taylor, P. N. Heys, R. Odedra Chem. Vap. Deposition, 2007, 13, 609.
32. M. Ritala, M. Leskelä Appl. Surf. Sci., 1994, 75, 333.
33. K. Kukli, K. Forsgren, J. Aarik, T. Uustare, A. Aidla, A. Niskanen, M. Ritala, M. Leskelä, A. Harsta J. Cryst. Growth, 2001, 231, 262.
34. M. Ritala, M. Leskelä, L. Niinistö, T. Prohaska, G. Friedbacher, M. Grasserbauer Thin Solid Films, 1994, 250, 72.
35. J. Aarik, A. Aidla, A. A. Kiisler, T. Uustare, V. Sammelselg Thin Solid Films, 1999, 340, 110.
36. K. Forsgren, A. Harsta, J. Aarik, A. Aidla, J. Westlinder, J. Olsson J. Electrochem. Soc., 2002, 149, F139.
37. M. J. Cho, J. Park, H. B. Park, C. S. Hwang, J. Jeong, K. S. Hyun Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 334.
38. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä Chem. Vap. Deposition, 2000, 6, 297.
39. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä, T. Sajavaara, J. Keinonen, A. C. Jones, J. L. Roberts Chem. Vap. Deposition, 2003, 9, 315.
40. K. Kukli, M. Ritala, M. Leskelä, T. Sajavaara, J. Kenonen, A. C. Jones, J. L. Roberts Chem. Mater., 2003, 15, 1722.
41. K. Kukli, M. Ritala, T. Sajavaara, J. Keinonen, M. Leskelä Chem. Vap. Deposition, 2002, 8, 199.
42. M. Putkonen, J. Niinistö, K. Kukli, T. Sajavaara, M. Karppinen, H. Yamauchi, L. Niinistö Chem. Vap. Deposition, 2003, 9, 207.
43. J. Niinistö, M. Putkonen, L. Niinistö, S. L. Stoll, K. Kukli, T. Sajavaara, M. Ritala, M. Leskelä J. Mater. Chem., 2005, 15, 2271.
44. J. Niinistö, M. Putkonen, L. Niinistö, F. Song, P. Williams, P. N. Heys, R. Odedra Chem. Mater., 2007, 19, 3319.
45. P. N. Heys, P. A. Williams, and F. Song, (SAFC Hitech), PCT Application No. WO2006131751, 14th December 2006
46. J. Niinistö, A. Rahtu, M. Putkonen, M. Ritala, M. Leskelä, L. Niinistö Langmuir, 2005, 21, 7321.
47. J. A. Ewen, R. L. Jones, A. Razavi J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 6255.
48. W. Röll, H. H. Brintzinger, B. Rieger, R. Zolk Angew. Chem., 1990, 102, 339.
49. G. M. Sheldrick, SHELXS-97, Program for solution of crystal structures, University of Göttingen, Germany, 1997
50. I. E. Nifant’ev, V. L. Yarnykh, M. V. Borzov, B. A. Mazurchik, V. I. Mstyslavsky, V. A. Roznyatovsky, Y. A. Ustynyuyk Organometallics, 1991, 10, 3739.
51. E. Nifant’ev, K. A. Butakov, Z. G. Aliev, I. F. Urazowski Metalloorg. Khim., 1991, 4, 1265.
52. 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.
53. TURBOMOLE, © University of Karlsruhe, http://www.turbomole.com/
54. R. Ahlrichs, M. Bär, M. Häser, H. Horn, C. Kölmel Chem. Phys. Lett., 1989, 162, 165.
55. A. D. Becke Phys. Rev. A, 1988, 38, 3098.
56. J. P. Perdew Phys. Rev. B, 1986, 33, 8822.
57. K. Eichkorn, O. Treutler, H. Oehm, M. Häser, R. Ahlrichs Chem. Phys. Lett., 1995, 242, 652.
58. K. Eichkorn, F. Weigend, O. Treutler, R. Ahlrichs Theor. Chem. Acc., 1997, 97, 119.
59. M. Sierka, A. Hogekamp, R. Ahlrichs J. Chem. Phys., 2003, 118, 9136.
60. F. Weigend, R. Ahlrichs Phys. Chem. Chem. Phys., 2005, 7, 3297.
61. D. Andrae, U. Häussermann, M. Dolg, H. Stoll, H. Preuss Theor. Chim. Acta, 1990, 77, 123.
62. K. S. K. Kwa, S. Chattopadhyay, N. D. Jankovich, S. H. Olsen, L. S. Driscoll, A. G. O’Neill Semicond. Sci. Technol., 2003, 18, 82.
63. J. C. Green Chem. Soc. Rev., 1998, 27, 263.
64. C. E. Zachmanoglou Arefa Docrat, B. M. Bridgewater, G. Parkin, C. G. Brandow, J. E. Bercaw, C. N. Jardine, M. Lyall, J. C. Green, J. B. Keister J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 9525.
65. I. E. Nifant’ev, A. V. Churakov, I. F. Urazowski, G. ShMkoyan, L. O. Atovmyan J. Organomet. Chem., 1992, 435, 37.
66. F. R. Fronczek, E. C. Baker, P. R. Sharp, K. N. Raymond, H. G. Alt, M. D. Rausch Inorg. Chem., 1976, 15, 2284.
67. S. D. Elliott, J. C. Greer J. Mater. Chem., 2004, 14, 3246.
68. J. W. Elam, S. D. Elliott, M. C. Faia, A. Zydor, J. T. Hupp, M. J. Pellin Appl. Phys. Lett., 2007, 91, 253123.
69. E. S. Blake, W. C. Hammann, J. W. Edwards, T. E. Reichard, M. R. Ort J. Chem. Eng. Data, 1961, 6, 87.
70. R. Spielmann, C. A. Cramers Chromatographia, 1972, 5, 295.
71. D. J. Burleson, J. T. Roberts, W. L. Gladfelter, S. A. Campbell, R. C. Smith Chem. Mater., 2002, 14, 1269.
72. R. C. Garvie J. Phys. Chem., 1978, 82, 218.
73. L. M. Terman Solid-State Electron., 1962, 5, 285.
74. R. J. Carter, E. Cartier, A. Kerber, L. Pantisano, T. Schram, D. De Gendt, M. Heyns Appl. Phys. Lett., 2003, 83, 533.
75. S.-H. Kim, S. W. Rhee Chem. Vap. Deposition, 2006, 12, 125.
76. Y. F. Loo, S. Taylor, R. T. Murray, A. C. Jones, P. R. Chalker J. Appl. Phys., 2006, 99, 103704.
77. P. de Rouffignac, R. G. Gordon Chem. Vap. Deposition, 2006, 12, 152.