undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Lipsanen Harri Orcid -palvelun logo

Puurunen Riikka Orcid -palvelun logo

Ali Saima

Sintonen Sakari

Jyväskylän yliopisto

Julin Jaakko Orcid -palvelun logo

Malm Jari

Laitinen Mikko Orcid -palvelun logo

Sajavaara Timo Orcid -palvelun logo

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Langner Andreas

Ylivaara Oili M.E. Orcid -palvelun logo

Puurunen Riikka L.

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

40

Numero

6

Artikkelinumero

062414

Julkaisu­foorumi

62085

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