search query: @keyword atomikerroskasvatus / total: 19
results-list
reference: 9 / 19
« previous | next »
Author:Rontu, Ville
Title:Atomic layer deposition of niobium nitride thin films
NbN ohutkalvojen kasvatus atomikerroskasvatusmenetelmällä
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:70 s. + liitt. 11      Language:   eng
Department/School:Materiaalitekniikan laitos
Main subject:Materiaalien prosessointi   (MT3002)
Supervisor:Franssila, Sami
Instructor:Puurunen, Riikka
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201412113214
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  2581   | Archive
Keywords:atomic layer deposition
niobium nitride
transition metal nitride
thin film
atomikerroskasvatus
niobiumnitridi
Abstract (eng): Niobium nitride thin films have been usually deposited by reactive magnetron sputtering.
Atomic layer deposition (ALD) has emerged as viable candidate for growth of ultrathin films.
Its benefits include conformal deposition and nanometer scale thickness control.
So far deposition of cubic NbN phase has been realized by ALD from NbCl5 and NH3 only with help of zinc as an additional reducing agent or by PEALD from organometallic precursors.
In this work we developed deposition processes for recently acquired ALD tool aiming for deposition of NbN from NbCl5 without zinc.

We deposited NbNx thin films from NbCl5 using NH3, H2 and NH3 as separate pulses; NH3-plasma; H2/N2-plasma with varying flow rate ratios; and H2-plasma.
PEALD depositions in this work are the first published PEALD processes for NbN using NbCl5 as a precursor.
Thermally deposited films using NH3 had resistivity of 650 µomegacm at best and growth rate varied from 0.34-0.52 Å/cycle.
Resistivity is slightly higher than the best, 550-600 µomegacm, reported for similar process.
Also GPC is higher than typically reported 0.25 Å/cycle.
Films were clean having less than 1 at% impurities for films grown at 500°C.
Cl-content increased from 0.3 at% to 1.8 at% as deposition temperature decreased from 500°C to 400°C.
Nb/N ratios in the films were close to 0.8.
Films grown with plasma typically exhibited even higher GPC, 0.5-0.85 Å/cycle.
Exception to this was film grown on top of amorphous AlN which had growth rate of 0.35 Å/cycle.
The best resistivity obtained for plasma processes was 490 µomegacm.
ToF-ERDA measurements from H2-plasma grown film revealed incorporation of nitrogen into the film from carrier gas lines.
None of the grown films exhibited superconductivity.

It was determined that NH3 has insufficient reducing power to create stoichiometric NbN and that use of H2 to replace zinc as additional reducing agent would require higher temperatures.
Deposition of superconductive NbN films should be possible with plasma-enhancement after changes to the ALD equipment is made in order to fully operate under argon atmosphere
Abstract (fin): Niobiumnitridi ohutkalvoja on tavallisesti kasvatettu reaktiivisella magnetronisputteroinnilla.
Atomikerroskasvatusmenetelmästä (Atomic layer deposition, ALD) on tullut varteenotettava kandidaatti erittäin ohuiden ohutkalvojen kasvatukseen.
Sen etuina on muunmuassa konformaalinen kasvu ja mahdollisuus paksuuden kontrolloimiseen nanometrin mittaluokassa.
Tähän asti kiderakenteeltaan kuutiollisia NbN ohutkalvoja on saatu kasvatettua ALD:llä NbCl5:stä ja ammoniakista ainoastaan käyttämällä sinkkiä lisäpelkistimenä lähtöainepulssien välissä.
Tämän työn tavoitteena on kehittää NbN ohutkalvojen kasvatusprosessi uudelle ALD-laitteelle käyttäen NbCl5:a ilman sinkkiä.

Kasvatimme NbNx-ohutkalvoja NbCl5:sta käyttäen muina lähtöaineina ammoniakkia; vetyä ja ammoniakkia erillisinä pulsseina; ammoniakkiplasmaa; typpi-vety-plasmaa vaihtelevalla typen ja vedyn virtaus suhteilla; ja vety-plasmaa.
Tässä työssä tehdyt PEALD NbN prosessit ovat ensimmäiset PEALD NbN prosessit, joissa on käytetty NbCl5 lähtöaineena.
Ohutkalvoilla, jotka kasvatettiin käyttäen ammoniakkia, paras havaittu resistiivisyys oli 650 µoomega cm ja kasvunopeus vaihteli 0,34 ja 0,52 Å/sykli välillä.
Havaittu resistiivisyys on hieman suurempi kuin kirjallisuudessa havaittu resistiivisyys vastaavalle prosessille joka on 550-600 µoomegacm.
Samoin kasvunopeus on suurempi kuin kirjallisuudessa havaittu 0.25 Å/sykli.
Kalvot olivat erittäin puhtaita. 500 °C kasvatetuissa kalvoissa alle 1 at% epäpuhtauksia.
Kloorin määrä kalvoissa havaittiin riippuvan kasvatuslämpötilasta.
Klooripitoisuus 400 °C kasvatetuissa kalvoissa oli 1.8 at% ja se laski 0.3 at%:in, kun kasvatuslämpötila nostettiin 500°C:een.
Niobiumin suhde typpeen kalvoissa oli noin 0.8.
Plasman kanssa kasvatetuilla kalvoilla oli tyypillisesti korkeampi kasvunopeus.
Havaittu kasvunopeus oli noin 0,5-0,85 Å/sykli.
Poikkeus tähän oli kalvo, joka kasvatettiin AlN:n päälle, jonka kasvunopeus oli 0,35 Å/sykli.
Paras resistiivisyys, joka plasman avulla saavutettiin oli 490 µoomegacm.
ToF-ERDA mittausten perusteella vety-plasmalla kasvatetuissa kalvoissa oli typpeä, jonka lähteeksi todettiin kantajakaasu.
Yksikään kasvatetuista kalvoista ei ollut suprajohtava.

Lopputuloksena päädyttiin siihen, että ammoniakin pelkistyskyky ei ole riittävä, jotta pystyttäisiin kasvattamaan stoikiometrista NbN:ä.
Lisäksi todettiin, että vedyn käyttö lisäpelkistimenä, samaan tapaan kuin sinkkiä on käytetty, vaatisi korkeammat lämpötilat toimiakseen.
Suprajohtavien kalvojen kasvatuksen pitäisi olla mahdollista plasman avulla, kunhan ALD-laitteseeen saadaan tehtyä muutos, jotta kaikki kantajakaasut olisivat argonia.
ED:2014-12-21
INSSI record number: 50223
+ add basket
« previous | next »
INSSI