Thermomechanical properties of aluminum oxide thin films made by atomic layer deposition
Julkaisuvuosi
2022
Tekijät
Ylivaara, Oili M. E.; Langner, Andreas; Ek, Satu; Malm, Jari; Julin, Jaakko; Laitinen, Mikko; Ali, Saima; Sintonen, Sakari; Lipsanen, Harri; Sajavaara, Timo; Puurunen, Riikka L.
Tiivistelmä
In microelectromechanical system devices, thin films experience thermal processing at temperatures some cases exceeding the growth or deposition temperature of the film. In the case of the thin film grown by atomic layer deposition (ALD) at relatively low temperatures, post-ALD thermal processing or high device operation temperature might cause performance issues at device level or even device failure. In this work, residual stress and the role of intrinsic stress in ALD Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> films grown from Me<sub>3</sub>Al and H<sub>2</sub>O, O<sub>3</sub>, or O<sub>2</sub> (plasma ALD) were studied via post-ALD thermal processing. Thermal expansion coefficient was determined using thermal cycling and the double substrate method. For some samples, post-ALD thermal annealing was done in nitrogen at 300, 450, 700, or 900 °C. Selected samples were also studied for crystallinity, composition, and optical properties. Samples that were thermally annealed at 900 °C had increased residual stress value (1400-1600 MPa) upon formation of denser Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> phase. The thermal expansion coefficient varied somewhat between Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> made using different oxygen precursors. For thermal-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, intrinsic stress decreased with increasing growth temperature. ALD Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> grown with plasma process had the lowest intrinsic stress. The results show that ALD Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> grown at 200 and 300 °C is suitable for applications, where films are exposed to post-ALD thermal processing even at temperature of 700 °C without a major change in optical properties or residual stress.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Volyymi
40
Numero
6
Artikkelinumero
062414
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €
2025
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka; Kemia; Materiaalitekniikka; Nanoteknologia
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Kyllä
DOI
10.1116/6.0002095
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä