Organic grafting on Si for interfacial SiO2 growth inhibition during chemical vapor deposition of HfO2

Chemistry of Materials

Volumn 24, Issue 16, 2012, Pages 3135-3142

  Dusciac, Dorin ^a   Brizé, Virginie ^b   Chazalviel, Jean Noël ^a   Lai, Yun Feng ^b   Roussel, Hervé ^b   Blonkowski, Serge ^c   Schafranek, Robert ^d   Klein, Andreas ^d   Henry De Villeneuve, Catherine ^a   Allongue, Philippe ^a   Ozanam, François ^a   Dubourdieu, Catherine ^b,e  

^a LABORATOIRE DE PHYSIQUE DE LA MATIÈRE CONDENSÉE   (France)

^b LABORATOIRE DES MATÉRIAUX ET DU GÉNIE PHYSIQUE   (France)

^c STMICROELECTRONICS   (France)

^d DARMSTADT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^e IBM T J WATSON RESEARCH CENTER   (United States)

Author keywords

grafting; high dielectric; interface; methyl; organic; oxide

Indexed keywords

AMORPHOUS FILMS; DEPOSITION; FUNCTIONAL GROUPS; GRAFTING (CHEMICAL); HAFNIUM OXIDES; INTERFACES (MATERIALS); METALLORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; MOS DEVICES; ORGANIC CHEMICALS; ORGANOMETALLICS; OXIDE FILMS; OXIDES; SILICON; SILICON OXIDES;

DIELECTRIC INTERFACE; FLAT-BAND VOLTAGE; GROWTH INHIBITION; INTERFACIAL STATE DENSITY; METAL OXIDE SEMICONDUCTOR STRUCTURE; METHYL; ORGANIC; ULTRATHIN ORGANIC LAYERS;

SEMICONDUCTING SILICON;

EID: 84873057565     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm301247v     Document Type: Article

References (71)

1. Wilk, G. D.; Wallace, R. M.; Anthony, J. M. J. Appl. Phys. 2001, 89, 5243
2. International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), Edition 2011. Available online: http://www.itrs.net/Links/2011ITRS/Home2011.htm.
3. Becerra, L.; Merckling, C.; Baboux, N.; Plossu, C.; Marty, O.; El-Kazzi, M.; Saint Girons, G.; Hollinger, G. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 192909
4. Lopez, J. M. J.; Durgʇun Özben, E.; Roeckerath, M.; Littmark, U.; Lupták, R.; Lenk, St.; Luysberg, M.; Besmehn, A.; Breuer, U.; Schubert, J.; Mantl, S. Microelectron. Eng. 2009, 86, 1646
5. Edge, L. F.; Vo, T.; Paruchuri, V. K.; Iijima, R.; Bruley, J.; Jordan-Sweet, J.; Linder, B. P.; Kellock, A. J.; Tsunoda, T.; Shinde, S. R. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 122905
6. Arimura, H.; Brown, S. L.; Calligari, A.; Kellock, A.; Bruley, J.; Copel, M.; Watanabe, H.; Narayanan, V.; Ando, T. IEEE Electron Device Lett. 2011, 32, 288
7. Lichtenwalner, D. J.; Jur, J. S.; Kingon, A.; Agustin, M. P.; Yang, Y.; Stemmer, S.; Goncharova, L. V.; Gustafsson, T.; Garfunkel, E. J. Appl. Phys. 2005, 98, 024314
8. Kakushima, K.; Tachi, K.; Adachi, M.; Okamoto, K.; Sato, S.; Song, J.; Kawanago, T.; Ahmet, P.; Tsutsui, K.; Sugii, N.; Hattori, T.; Iwai, H. Solid-State Electron. 2010, 54, 715
9. Kakushima, K.; Koyanagi, T.; Kitayama, D.; Kouda, M.; Song, J.; Kawanago, T.; Mamatrishat, M.; Tachi, K.; Bera, M. K.; Ahmet, P.; Nohira, H.; Tsutsui, K.; Nishiyama, A.; Sugii, N.; Natori, K.; Hattori, T.; Yamada, K.; Iwai, H. Tech. Dig. VLSI Symp. 2010, 70
10. Dubourdieu, C.; Cartier, E.; Bruley, J.; Hopstaken, M.; Frank, M. M.; Narayanan, V. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 252901
11. Choi, C.; Kang, C. Y.; Rhee, S. J.; Akbar, M. S.; Krishnan, S. A.; Zhang, M. H.; Kim, H. S.; Lee, T.; Ok, I.; Zhu, F.; Lee, J. C. IEEE Electron Device Lett. 2005, 26, 454
12. Ando, T.; Copel, M.; Bruley, J.; Frank, M. M.; Watanabe, H.; Narayanan, V. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 132904
13. Buriak, J. M. Chem. Rev. 2002, 102, 1271
14. Wayner, D. D. M.; Wolkow, R. A. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2002, 2, 23
15. Linford, M. R.; Fenter, P.; Eisenberger, P. M.; Chidsey, C. E. D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3145
16. Sieval, A. B.; Demirel, A. L.; Nissink, J. W. M.; Linford, M. R.; van der Maas, J. H.; de Jeu, W. H.; Zuilhof, H.; Sudhölter, E. J. R. Langmuir 1998, 14, 1759
17. Bateman, J. E.; Eagling, R. D.; Worrall, D. R.; Horrocks, B. R.; Houlton, A. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 2683
18. Boukherroub, R.; Morin, S.; Bensebaa, F.; Wayner, D. D. M. Langmuir 1999, 15, 3831
19. Buriak, J. M.; Stewart, M. P.; Geders, T. W.; Allen, M. J.; Choi, H. C.; Smith, J.; Raftery, D.; Canham, L. T. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11491
20. Cicero, R. L.; Linford, M. R.; Chidsey, C. E. D. Langmuir 2000, 16, 5688
21. Faucheux, A.; Yang, F.; Allongue, P.; Henry de Villeneuve, C.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 193123
22. Faucheux, A.; Gouget-Laemmel, A. C.; Allongue, P.; Henry de Villeneuve, C.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N. Langmuir 2007, 23, 1326
23. Dusciac, D.; Chazalviel, J.-N.; Ozanam, F.; Allongue, P.; Henry de Villeneuve, C. Surf. Sci. 2007, 601, 3961
24. Boukherroub, R. Curr. Opinion Solid-State Mater. Sci. 2005, 9, 66
25. Gooding, J. J.; Ciampi, S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2704
26. Bélanger, D.; Pinson, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3995
27. Hunger, R.; Fritsche, R.; Jaeckel, B.; Jaegermann, W.; Webb, L. J.; Lewis, N. S. Phys. Rev. B 2005, 72, 045317
28. Strother, T.; Cai, W.; Zhao, X.; Hamers, R. J.; Smith, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1205
29. Cai, W.; Peck, J.; van der Weide, D.; Hamers, R. J. Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 1013
30. Touahir, L.; Allongue, P.; Aureau, D.; Boukherroub, R.; Chazalviel, J.-N.; Galopin, E.; Gouget-Laemmel, A. C.; Henry de Villeneuve, C.; Moraillon, A.; Niedziolka-Jönsson, J.; Ozanam, F.; Salvador Andresa, J.; Sam, S.; Solomon, I.; Szunerits, S. Bioelectrochemistry 2010, 80, 17
31. Lewis, N. S.; Bansal, A. Stabilization of Si photoanodes in aqueous electrolytes through surface alkylation. U.S. Patent No. 6 759 349 B2, July 6, 2004.
32. Wang, Y.; Ho, M.-T.; Goncharova, L. V.; Wielunski, L. S.; Rivillon-Amy, S.; Chabal, Y. J.; Gustafsson, T.; Moumen, N.; Boleslawski, M. Chem. Mater. 2007, 19, 3127
33. Frank, M. M.; Shang, H.; Rivillon, S.; Amy, F.; Hsueh, C.-L.; Paruchuri, V. K.; Mo, R. T.; Copel, M.; Gusev, E. P.; Gribelyuk, M. A.; Chabal, Y. J. Solid State Phenom. 2005, 103-104, 3
34. Houssa, M.; Chagarov, E.; Kummel, A. MRS Bull. 2009, 34, 504
35. Lewis, N. S.; Royea, W. Electrical passivation of silicon-containing surfaces using organic layers. U.S. Patent Application Nos. 20020139975, 20060006413, 20100164073.
36. Li, M.; Dai, M.; Chabal, Y. J. Langmuir 2009, 25, 1911
37. Munford, M. L.; Cortès, R.; Allongue, P. Sens. Mater. 2001, 13, 259
38. Fidélis, A.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N. Surf. Sci. 2000, 444, L7
39. Warntjes, M.; Vieillard, C.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N. J. Electrochem. Soc. 1995, 142, 4138
40. Fellah, S.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N.; Vigneron, J.; Etcheberry, A. Langmuir 2002, 18, 5851
41. Sénateur, J. P.; Dubourdieu, C.; Weiss, F.; Rosina, M.; Abrutis, A. Adv. Mater. Opt. Electron. 2000, 10, 155
42. Dubourdieu, C.; Gélard, I.; Salicio, O.; Saint-Girons, G.; Vilquin, B.; Hollinger, G. Int. J. Nanotechnol. 2010, 7 (4-8) 320
43. Dubourdieu, C.; Roussel, H.; Jimenez, C.; Audier, M.; Sénateur, J. P.; Lhostis, S.; Auvray, L.; Ducroquet, F.; O'Sullivan, B. J.; Hurley, P. K.; Rushworth, S.; Hubert-Pfalzgraf, L. Mater. Sci. Eng. B 2005, 118, 105
44. Dubourdieu, C.; Rauwel, E.; Millon, C.; Chaudouët, P.; Ducroquet, F.; Rochat, N.; Rushworth, S.; Cosnier, V. Chem. Vap. Deposition 2006, 12, 187
45. Rochat, N.; Chabli, A.; Bertin, F.; Olivier, M.; Vergnaud, C.; Mur, P. J. Appl. Phys. 2002, 91, 5029
46. Cosnier, V.; Olivier, M.; Théret, G.; André, B. J. Vac. Sci. Technol. A 2001, 19, 2267
47. Rochat, N.; Chabli, A.; Bertin, F.; Vergnaud, C.; Mur, P.; Petitdidier, S.; Besson, P. Mater. Sci. Eng., B 2003, 102, 16
48. Gorostiza, P.; Henry de Villeneuve, C.; Sun, Q. Y.; Sanz, F.; Wallart, X.; Boukherroub, R.; Allongue, P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5576
49. Yu, H. Z.; Morin, S.; Wayner, D. D. M.; Allongue, P.; Henry de Villeneuve, C. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11157
50. Faucheux, A.; Gouget-Laemmel, A. C.; Henry de Villeneuve, C.; Boukherroub, R.; Ozanam, F.; Allongue, P.; Chazalviel, J.-N. Langmuir 2006, 22, 153
51. Aureau, D.; Rappich, J.; Moraillon, A.; Allongue, P.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N. J. Electroanal. Chem. 2010, 646, 33
52. Jaeckel, B.; Hunger, R.; Webb, L. J.; Jaegermann, W.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18204
53. da Fonseca, C.; Ozanam, F.; Chazalviel, J.-N. Surf. Sci. 1996, 365, 1
54. Rochat, N.; Dabertrand, K.; Cosnier, V.; Zoll, S.; Besson, P.; Weber, U. Phys. Status Solidi C 2003, 0, 2961
55. Kirk, C. T. Phys. Rev. B 1988, 38, 1255
56. Mc Devitt, N. T.; Baun, W. L. Spectrochim. Acta 1964, 20, 799
57. Lin-Vien, D.; Colthup, N. B.; Fateley, W. G.; Grasselli, J. G. The Handbook of Infrared and Raman Frequencies of Organic Molecules; Academic Press: San Diego, CA, 1991; Chapter 15.
58. Grill, A.; Neumayer, D. A. J. Appl. Phys. 2003, 94, 6697
59. Lee, J.-C.; Oh, S.-J.; Cho, M.; Hwang, C. S.; Jung, R. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 1305
60. Dubourdieu, C.; Rauwel, E.; Roussel, H.; Ducroquet, F.; Holländer, B.; Rossell, M.; Van Tendeloo, G.; Lhostis, S.; Rushworth, S. J. Vac. Sci. Technol. A 2009, 27, 503
61. Nicollian, E. H.; Brews, J. R. MOS Physics and Technology; Wiley, New York, 1982; p 197.
62. Kirsch, P. D.; Sivasubramani, P.; Huang, J.; Young, C. D.; Quevedo-Lopez, M. A.; Wen, H. C.; Alshareef, H.; Choi, K.; Park, C. S.; Freeman, K.; Hussain, M. M.; Bersuker, G.; Harris, H. R.; Majhi, P.; Choi, R.; Lysaght, P.; Lee, B. H.; Tseng, H.-H.; Jammy, R.; Boscke, T. S.; Lichtenwalner, D. J.; Jur, J. S.; Kingon, A. I. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 092901
63. Jagannathan, H.; Narayanan, V.; Brown, S. ECS Trans. 2008, 16, 19
64. Kita, K.; Toriumi, A. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 3
65. Guha, S.; Paruchuri, V. K.; Copel, M.; Narayanan, V.; Wang, Y. Y.; Batson, P. E.; Bojarczuk, N. A.; Linder, B.; Doris, B. Appl. Phy. Lett. 2007, 90, 092902
66. Boujamaa, R.; Baudot, S.; Rochat, N.; Pantel, R.; Martinez, E.; Renault, O.; Detlefs, B.; Zegenhagen, J.; Loup, V.; Martin, F.; Gros-Jean, M.; Bertin, F.; Dubourdieu, C. J. Appl. Phys. 2012, 111, 054110
67. Hacker, C. A. Solid-State Electron. 2010, 54, 1657
68. Hunger, R.; Jaegermann, W.; Merson, A.; Shapira, Y.; Pettenkofer, C.; Rappich, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15432
69. Halimaoui, A.; Brière, O.; Ghibaudo, G. Microelectron. Eng. 1997, 36, 157
70. Nigam, T.; Kerber, A.; Peumans, P. Proc. IRPS 2009, 253
71. Tous, S.; Wu, E. Y.; Suñe, J. Proc. IRPS 2010, 792