Charakterisierung und Optimierung von Diffusionsbarrieren auf der Basis metallischer Oxidschichten ; Characterization and optimization of diffusion barriers based on metallic oxide films

Für die Integration von ferroelektrischen, oxidischen Perowskit Schichten in FeRAM-Zellen sind reaktiv gesputterte, metallische Iridiumdioxid (IrO2) Schichten als Sauerstoffdiffusionsbarriere bezüglich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften charakterisiert und optimiert worden. Für die Optimierung der reaktiven Sputterdeposition sind generische Plasma-Graphen aufgenommen worden, mit deren Hilfe hochtemperaturstabile, stöchiometrische IrO2 Schichten abgeschieden werden können.Mit Hilfe von Röntgendiffraktometriemessungen (XRD), Transmissionselektronenmikroskopieanalysen (TEM), mechanischen Spannungsmessungen, thermischen Analysen und Rastertunnelmikroskopieanalysen (STM) werden die optimierten polykristallinen IrO2 Schichten mikrostrukturell charakterisiert und das Rekristallisationsverhalten in Abhängigkeit der zur Abscheidung verwendeten Substrattemperatur untersucht. Die gefundene Abhängigkeit des Rekristallisationsprozesses von der Substrattemperatur wird auf die Defektstruktur der Schichten zurückgeführt, die mit Hilfe eines Ion-peening Modells nach der Theorie von Windischmann erklärt werden kann.Es werden Sauerstofftracerdiffusionsmessungen in den reaktiv gesputterten IrO2 Schichten vorgestellt, die mit einem 18O Tracer-Gas durchgeführt wurden und mittels Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) Tiefenprofilanalysen untersucht worden sind. Dabei werden Diffusionsergebnisse verglichen, die an rekristallisierten und an nicht rekristallisierten Schichten gemessen worden sind. Die gefundene Sauerstoffmobilität wird mit der in den Schichten vorhandenen Defektstruktur und dem Rekristallisationsprozess korreliert. ; Reactively sputtered metallic Iridium dioxide (IrO2) thin films have been characterized and optimized for their application as diffusion barriers for the integration of ferroelectric oxidic perovskite thin films into FeRAM cells. For the optimization of the reactive sputtering process generic graphs were recorded so that high temperature stable stoichiometric IrO2 films can be deposited.By ...