To date, conventional thermal atomic layer deposition (ALD) has been the method of choice to deposit high-quality Pt thin films grown typically from (MeCp)PtMe3 vapor and O2 gas at 300 °C. Plasma-assisted ALD of Pt using O2 plasma can offer several advantages over thermal ALD, such as faster nucleation and deposition at lower temperatures. In this work, it is demonstrated that plasma-assisted ALD at 300 °C also allows for the deposition of highly conformal Pt films in trenches with high aspect ratio ranging from 3 to 34. Scanning electron microscopy inspection revealed that the conformality of the deposited Pt films was 100% in trenches with aspect ratio (AR) up to 34. These results were corroborated by high-precision layer thickness measurements by transmission electron microscopy for trenches with an aspect ratio of 22. The role of the surface recombination of O-radicals and the contribution of thermal ALD reactions is discussed.

1.
G. A.
Somorjai
and
J. Y.
Park
,
Chem. Soc. Rev.
37
,
2155
(
2008
).
2.
S.
Conoci
,
S.
Petralia
,
P.
Samori
,
F. M.
Raymo
,
S.
Di Bella
, and
S.
Sortino
,
Adv. Funct. Mater.
16
,
1425
(
2006
).
3.
C.
Liu
,
C. C.
Wang
,
C. C.
Kei
,
Y. C.
Hsueh
, and
T. P.
Perng
,
Small
5
,
1535
(
2009
).
4.
J.
Hämäläinen
,
M.
Ritala
, and
M.
Leskelä
,
Chem. Mater.
26
,
786
(
2013
).
5.
D. J.
Comstock
,
S. T.
Christensen
,
J. W.
Elam
,
M. J.
Pellin
, and
M. C.
Hersam
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
3099
(
2010
).
6.
G.
Pardon
,
H. K.
Gatty
,
G.
Stemme
,
W.
van der Wijngaart
, and
N.
Roxhed
,
Nanotechnology
24
,
015602
(
2013
).
7.
P.
Shrestha
,
D.
Gu
,
N.
Tran
,
K.
Tapily
,
H.
Baumgart
, and
G.
Namkoong
,
Atomic Layer Deposition Applications 6
ECS Transactions (
The Electrochemical Society
,
2010
), Vol. 33, Issue 2.
8.
J.
Dendooven
,
R. K.
Ramachandran
,
K.
Devloo-Casier
,
G.
Rampelberg
,
M.
Filez
,
H.
Poelman
,
G. B.
Marin
,
E.
Fonda
, and
C.
Detavernier
,
J. Phys. Chem. C
117
,
20557
20561
(
2013
).
9.
M.
Filez
,
H.
Poelman
,
R. K.
Ramachandran
,
J.
Dendooven
,
K.
Devloo-Casier
,
E.
Fonda
,
C.
Detavernier
, and
G. B.
Marin
,
Catal. Today
229
,
2
13
(
2014
).
10.
K.
Leus
,
J.
Dendooven
,
N.
Tahir
,
R. K.
Ramachandran
,
M.
Meledina
,
S.
Turner
,
G.
Van Tendeloo
,
J. L.
Goeman
,
J.
Van der Eycken
,
C.
Detavernier
, and
P.
Van Der Voort
,
Nanomaterials
6
,
45
(
2016
).
11.
M. J.
Weber
,
M. A.
Verheijen
,
A. A.
Bol
, and
W. M. M.
Kessels
,
Nanotechnology
26
,
094002
(
2015
).
12.
D.
Haridas
,
A.
Chowdhuri
,
K.
Sreenivas
, and
V.
Gupta
,
Sens. Actuators, B
153
,
89
(
2011
).
13.
M. J.
Weber
,
A. J.
Mackus
,
M. A.
Verheijen
,
C.
van der Marel
, and
W. M. M.
Kessels
,
Chem. Mater.
24
,
2973
(
2012
).
14.
A.
Mackus
,
S.
Dielissen
,
J.
Mulders
, and
W. M. M.
Kessels
,
Nanoscale
4
,
4477
(
2012
).
15.
A.
Mackus
,
M.
Weber
,
N.
Thissen
,
D.
Garcia-Alonso
,
R.
Vervuurt
,
S.
Assali
,
A.
Bol
,
M.
Verheijen
, and
W. M. M.
Kessels
,
Nanotechnology
27
,
034001
(
2016
).
16.
T.
Aaltonen
,
M.
Ritala
,
T.
Sajavaara
,
J.
Keinonen
, and
M.
Leskelä
,
Chem. Mater.
15
,
1924
1928
(
2003
).
17.
J. M.
Mackus
,
N.
Leick
,
L.
Baker
, and
W. M. M.
Kessels
,
Chem. Mater.
24
,
1752
1761
(
2012
).
18.
H.
Profijt
,
S.
Potts
,
M.
van de Sanden
, and
W. M. M.
Kessels
,
J. Vac. Sci. Technol., A
29
,
050801
(
2011
).
19.
I. J. M.
Erkens
,
A. J. M.
Mackus
,
H. C. M.
Knoops
,
P.
Smits
,
T. H. M.
van de Ven
,
F.
Roozeboom
, and
W. M. M.
Kessels
,
ECS J. Solid State Sci. Technol.
1
,
255
(
2012
).
20.
A. J. M.
Mackus
,
D.
Garcia-Alonso
,
H. C. M.
Knoops
,
A. A.
Bol
, and
W. M. M.
Kessels
,
Chem. Mater.
25
,
1769
(
2013
).
21.
I. J. M.
Erkens
,
H. C. M.
Knoops
,
T. F.
Landaluce
,
A. J. M.
Mackus
,
M.
Verheijen
,
F.
Roozeboom
, and
W. M. M.
Kessels
,
Chem. Vap. Deposition
20
,
258
(
2014
).
22.
A. J. M.
Mackus
,
M. A.
Verheijen
,
N. M.
Leick
,
A. A.
Bol
, and
W. M. M.
Kessels
,
Chem. Mater.
25
,
1905
(
2013
).
23.
L.
Baker
,
A.
Cavanagh
,
D.
Seghete
,
S.
George
,
A.
Mackus
,
W.
Kessels
,
Z.
Liu
, and
F.
Wagner
,
J. Appl. Phys.
109
,
084333
(
2011
).
24.
H. C. M.
Knoops
,
A. J. M.
Mackus
,
M. E.
Donders
,
M. C. M.
van de Sanden
,
P. H. L.
Notten
, and
W. M. M.
Kessels
,
Electrochem. Solid-State Lett.
12
,
G34
(
2009
).
25.
H. C. M.
Knoops
, “
Atomic layer deposition: From reaction mechanisms to 3D-integrated microbatteries
,” Ph.D. thesis,
Eindhoven University of Technology
,
2011
, Chap. 5.
26.
J. W.
Elam
,
D.
Routkevitch
,
P. P.
Mardilovich
, and
S. M.
George
,
Chem. Mater.
15
,
3507
(
2003
).
27.
R. G.
Gordon
,
D.
Hausmann
,
E.
Kim
, and
J.
Shepard
,
Chem. Vap. Deposition
9
,
73
(
2003
).
28.
H. C. M.
Knoops
,
E.
Langereis
,
M. C. M.
van de Sanden
, and
W. M. M.
Kessels
,
J. Electrochem. Soc.
157
,
G241
G249
(
2010
).
29.
D. S.
Hacker
,
S. A.
Marshall
, and
M.
Steinberg
,
J. Chem. Phys.
35
,
1788
(
1961
).
30.
M.
Kariniemi
,
J.
Niinistö
,
M.
Vehkamäki
,
M.
Kemell
,
M.
Ritala
,
M.
Leskelä
, and
M.
Putkonen
,
J. Vac. Sci. Technol., A
30
,
01A115
(
2012
).
31.
J.
Dendooven
,
D.
Deduytsche
,
J.
Musschoot
,
R.
Vanmeirhaeghe
, and
C.
Detavernier
,
J. Electrochem. Soc.
157
,
G111
(
2010
).
32.
B. H.
Choi
,
Y. H.
Lim
,
J. H.
Lee
,
Y. B.
Kim
,
H. N.
Lee
, and
H. K.
Lee
,
Microelectron. Eng.
87
,
1391
(
2010
).
33.
R. A.
Ovanesyan
,
D. M.
Hausmann
, and
S.
Agarwal
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
7
,
10806
(
2015
).
34.
J.-M.
Park
,
S. J.
Jang
,
L. L.
Yusup
,
W.-J.
Lee
, and
S.-I.
Lee
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
20865
(
2016
).
35.
D. K.
Kim
,
B. H.
Kim
,
H. G.
Woo
,
D. H.
Kim
, and
H. K.
Shin
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
6
,
3392
(
2006
).
36.
J. S.
Park
,
H. S.
Park
, and
S. W.
Kang
,
J. Electrochem. Soc.
149
,
C28
(
2002
).
37.
H.
Kim
,
C.
Detavernier
,
O.
van der Straten
,
S. M.
Rossnagel
,
A. J.
Kellock
, and
D. G.
Park
,
J. Appl. Phys.
98
,
014308
(
2005
).
39.
W. M. M.
Kessels
,
F. J. H.
van Assche
,
J.
Hong
,
D. C.
Schram
, and
M. C. M.
van de Sanden
,
J. Vac. Sci. Technol., A
22
,
96
(
2004
).
40.
W. M. M.
Kessels
,
F. J. H.
van Assche
,
P. J.
van den Oever
, and
M. C. M.
van de Sanden
,
J. Non-Cryst. Solids
338
,
37
(
2004
).
41.
F.
Lärmer
,
S.
Franssila
,
L.
Sainiemi
, and
K.
Kolari
, in
Handbook of Silicon Based MEMS Materials and Technologies
, edited by
V.
Lindroos
, et al.
(
Elsevier
,
Oxford
,
2010
), p.
349
.
42.
H.
Profijt
, “
Plasma-surface interaction in plasma-assisted atomic layer deposition
,” Ph.D. thesis,
Eindhoven University of Technology
,
2012
.
You do not currently have access to this content.