研究目的
研究两种氧源（H2O和O3）对原子层沉积（ALD）Al2O3薄膜中残留碳相关杂质及其电学性能的影响。
研究成果
与臭氧（O3）相比，水（H2O）在低温（<300°C）原子层沉积（ALD）工艺中是更优的氧源，因其碳相关杂质可忽略不计，且在低生长温度下具有更佳的电学特性。
研究不足
该研究聚焦于氧源类型对原子层沉积（ALD）Al2O3薄膜中残余碳相关杂质及电学性能的影响，但未探究其他潜在杂质或其他工艺参数的影响。
1：实验设计与方法选择：
在4英寸原子层沉积（ALD）反应器中，使用三甲基铝（TMA）作为金属前驱体，在150和300°C下于氢氟酸（HF）清洗的（100）面p型硅衬底上生长Al2O3薄膜。以浓度约190 g m?3的水（H2O）或臭氧（O3）作为氧源，高纯氮气（99.999%）作为吹扫气和载气。
2：999%）作为吹扫气和载气。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：HF清洗的（100）面p型硅衬底。
3：实验设备与材料清单：
光谱椭偏仪（SE，Nano View，MG-1000）、X射线反射仪（XRR，D8 Advanced，布鲁克）、高分辨X射线光电子能谱（XPS，赛默飞世尔科技，VG ESCALAB 220i）、动态二次离子质谱（SIMS，ION-TOF，TOF.SIMS-5）、安捷伦4980a精密LCR表、安捷伦4156a半导体参数分析仪。
4：0）、X射线反射仪（XRR，D8 Advanced，布鲁克）、高分辨X射线光电子能谱（XPS，赛默飞世尔科技，VG ESCALAB 220i）、动态二次离子质谱（SIMS，ION-TOF，TOF.SIMS-5）、安捷伦4980a精密LCR表、安捷伦4156a半导体参数分析仪。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：TMA金属前驱体脉冲和吹扫时间分别为0.5秒和20秒；H2O/O3氧源脉冲和吹扫时间分别为1/1.5秒和30/20秒。
5：5秒和20秒；H2O/O3氧源脉冲和吹扫时间分别为1/5秒和30/20秒。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过SE测量薄膜厚度，利用XRR估算薄膜物理密度，采用离位高分辨XPS分析薄膜及与衬底界面的化学键合状态，使用动态SIMS追踪薄膜元素深度分布。
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X-ray reflectometry
D8 Advanced
Bruker
Estimating the physical density of the film
-
high-resolution XPS
VG ESCALAB 220i
Thermo Scientific
Examining the chemical binding states of the films and interface with the substrate
-
precision LCR meter
4980a
Agilent
Examining capacitance–voltage (C–V) characteristics
-
semiconductor parameter analyzer
4156a
Agilent
Examining leakage current density–voltage (Jg–V) characteristics
-
spectroscopic ellipsometry
MG-1000
Nano View
Measuring film thickness
-
dynamic SIMS
TOF.SIMS-5
ION-TOF
Tracing elemental depth profiles of the films
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