For large-scale atomic layer deposition (ALD) of alumina, the most commonly used alkyl precursor trimethylaluminum poses safety issues due to its pyrophoric nature. In this work, the authors have investigated a liquid alkoxide, aluminum tri-sec-butoxide (ATSB), as a precursor for ALD deposition of alumina. ATSB is thermally stable and the liquid nature facilitates handling in a bubbler and potentially enables liquid injection toward upscaling. Both thermal and plasma enhanced ALD processes are investigated in a vacuum type reactor by using water, oxygen plasma, and water plasma as coreactants. All processes achieved ALD deposition at a growth rate of 1–1.4 Å/cycle for substrate temperatures ranging from 100 to 200 °C. Film morphology, surface roughness, and composition have been studied with different characterization techniques.

1.
Y. Q.
Yang
,
Y.
Duan
,
P.
Chen
,
F. B.
Sun
,
Y. H.
Duan
,
X.
Wang
, and
D.
Yang
,
J. Phys. Chem. C
117
,
20308
(
2013
).
2.
H. Y.
Li
,
Y. F.
Liu
,
Y.
Duan
,
Y. Q.
Yang
, and
Y. N.
Lu
,
Materials
8
,
600
(
2015
).
3.
Y.
Liu
,
J.
Tolentino
,
M.
Gibbs
,
R.
Ihly
,
C. L.
Perkins
,
Y.
Liu
,
N.
Crawford
,
J. C.
Hemminger
, and
M.
Law
,
Nano Lett.
13
,
1578
(
2013
).
4.
P.
Poodt
,
A.
Lankhorst
,
F.
Roozeboom
,
K.
Spee
,
D.
Maas
, and
A.
Vermeer
,
Adv. Mater.
22
,
3564
(
2010
).
5.
L. J.
Antila
 et al.,
J. Phys. Chem. C
115
,
16720
(
2011
).
6.
J. H.
Chang
,
D. Y.
Choi
,
S.
Han
, and
J. J.
Pak
,
Microfluid. Nanofluid.
8
,
269
(
2010
).
7.
M.
Wang
,
X.
Li
,
X.
Xiong
,
J.
Song
,
C.
Gu
,
D.
Zhan
,
Q.
Hu
,
S.
Li
, and
Y.
Wu
,
IEEE Electron Device Lett.
40
,
419
(
2019
).
8.
V.
Cremers
,
R. L.
Puurunen
, and
J.
Dendooven
,
Appl. Phys. Rev.
6
,
021302
(
2019
).
9.
T. R. B.
Foong
,
Y.
Shen
,
X.
Hu
, and
A.
Sellinger
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
1390
(
2010
).
10.
I. S.
Kim
,
R. T.
Haasch
,
D. H.
Cao
,
O. K.
Farha
,
J. T.
Hupp
,
M. G.
Kanatzidis
, and
A. B. F.
Martinson
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
24310
(
2016
).
11.
J. A.
Van Delft
,
D.
Garcia-Alonso
, and
W. M. M.
Kessels
,
Semicond. Sci. Technol.
27
,
074002
(
2012
).
12.
P.
Poodt
,
R.
Knaapen
,
A.
Illiberi
,
F.
Roozeboom
, and
A.
van Asten
,
J. Vac. Sci. Technol. A
30
,
01A142
(
2012
).
13.
B. J.
Oneill
 et al.,
ACS Catal.
5
,
1804
(
2015
).
14.
D.
Longrie
,
D.
Deduytsche
, and
C.
Detavernier
,
J. Vac. Sci. Technol. A
32
,
010802
(
2014
).
15.
H.
Van Bui
,
F.
Grillo
, and
J. R.
Van Ommen
,
Chem. Commun.
53
,
45
(
2017
).
16.
H.
Tiznado
,
D.
Domínguez
,
F.
Muñoz-Muñoz
,
J.
Romo-Herrera
,
R.
Machorro
,
O. E.
Contreras
, and
G.
Soto
,
Powder Technol.
267
,
201
(
2014
).
17.
E.
Granneman
,
P.
Fischer
,
D.
Pierreux
,
H.
Terhorst
, and
P.
Zagwijn
,
Surf. Coat. Technol.
201
,
8899
(
2007
).
18.
V.
Miikkulainen
,
M.
Leskelä
,
M.
Ritala
, and
R. L.
Puurunen
,
J. Appl. Phys.
113
,
021301
(
2013
).
19.
S. M.
George
,
Chem. Rev.
110
,
111
(
2010
).
20.
R. L.
Puurunen
,
J. Appl. Phys.
97
,
121301
(
2005
).
21.
M.
Leskelä
and
M.
Ritala
,
Angew. Chem Int. Ed.
42
,
5548
(
2003
).
22.
M.
Leskelä
and
M.
Ritala
,
Thin Solid Films
409
,
138
(
2002
).
23.
S. M.
George
,
A. W.
Ott
, and
J. W.
Klaus
,
J. Phys. Chem.
100
,
13121
(
1996
).
24.
W.
Cho
,
K.
Sung
,
K.-S.
An
,
S.
Sook Lee
,
T.-M.
Chung
, and
Y.
Kim
,
J. Vac. Sci. Technol. A
21
,
1366
(
2003
).
25.
S. E.
Potts
,
G.
Dingemans
,
C.
Lachaud
, and
W. M. M.
Kessels
,
J. Vac. Sci. Technol. A
30
,
021505
(
2012
).
26.
A. L.
Brazeau
and
S. T.
Barry
,
Chem. Mater.
20
,
7287
(
2008
).
27.
S.
Dueñas
 et al.,
J. Appl. Phys.
99
,
054902
(
2006
).
28.
M.
Ritala
,
H.
Saloniemi
,
M.
Leskelä
,
T.
Prohaska
,
G.
Friedbacher
, and
M.
Grasserbauer
,
Thin Solid Films
286
,
54
(
1996
).
29.
S. J.
Yun
,
K.-H.
Lee
,
J.
Skarp
,
H.-R.
Kim
, and
K.-S.
Nam
,
J. Vac. Sci. Technol. A
15
,
2993
(
1997
).
30.
M.
Tiitta
,
E.
Nykänen
,
P.
Soininen
,
L.
Niinistö
,
M.
Leskelä
, and
R.
Lappalainen
,
Mater. Res. Bull.
33
,
1315
(
1998
).
31.
R.
Huang
and
A. H.
Kitai
,
Thin Solid Films
22
,
215
(
1993
).
32.
S.
Li
,
Y.
Bao
,
M.
Laitinen
,
T.
Sajavaara
,
M.
Putkonen
, and
H.
Savin
,
Phys. Status Solidi A
212
,
1795
(
2015
).
33.
K.
Kukli
,
M.
Ritala
,
M.
Leskelä
, and
J.
Jokinen
,
J. Vac. Sci. Technol. A
15
,
2214
(
1997
).
34.
D. C.
Bradley
and
M. M.
Faktor
,
J. Appl. Chem.
9
,
435
(
1959
).
35.
D. C.
Bradley
and
J. M.
Thomas
,
Philos. Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci.
330
,
167
(
1990
).
36.
S.
Blittersdorf
,
N.
Bahlawane
,
K.
Kohse-Höinghaus
,
B.
Atakan
, and
J.
Müller
,
Chem. Vap. Depos.
9
,
194
(
2003
).
37.
L.
Hiltunen
,
H.
Kattelus
,
M.
Leskelä
,
M.
Mäkelä
,
L.
Niinistö
,
E.
Nykänen
,
P.
Soininen
, and
M.
Tiittad
,
Mater. Chem. Phys.
28
,
379
(
1991
).
38.
F. S. M.
Hashemi
,
L.
Cao
,
F.
Mattelaer
,
T.
Sajavaara
,
J. R.
van Ommen
, and
C.
Detavernier
,
J. Vac. Sci. Technol. A
37
,
040901
(
2019
).
39.
G. P.
Shulman
,
M.
Trusty
, and
J. H.
Vickers
,
J. Org. Chem.
28
,
907
(
1963
).
40.
R. J.
Potter
,
P. R.
Chalker
,
T. D.
Manning
,
H. C.
Aspinall
,
Y. F.
Loo
,
A. C.
Jones
,
L. M.
Smith
,
G. W.
Critchlow
, and
M.
Schumacher
,
Chem. Vap. Depos.
11
,
159
(
2005
).
41.
P. R.
Chalker
,
S.
Romani
,
P. A.
Marshall
,
M. J.
Rosseinsky
,
S.
Rushworth
, and
P. A.
Williams
,
Nanotechnology
21
,
405602
(
2010
).
42.
X.
Xia
,
A.
Taylor
,
Y.
Zhao
,
S.
Guldin
, and
C.
Blackman
,
Materials
12
,
1429
(
2019
).
43.
T.
Dobbelaere
,
F.
Mattelaer
,
A. K.
Roy
,
P.
Vereecken
, and
C.
Detavernier
,
J. Mater. Chem. A
5
,
330
(
2017
).
44.
M.
Laitinen
,
M.
Rossi
,
J.
Julin
, and
T.
Sajavaara
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B
337
,
55
(
2014
).
45.
K.
Arstila
 et al.,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B
331
,
34
(
2014
).
46.
V. A. C.
Haanappel
,
H. D.
van Corbach
,
T.
Fransen
, and
P. J.
Gellings
,
Thermochim. Acta
240
,
67
(
1994
).
47.
V. A. C.
Haanappel
,
H. D.
van Corbach
,
T.
Fransen
, and
P. J.
Gellings
,
Thin Solid Films
230
,
138
(
1993
).
48.
J. L.
Hueso
,
J. P.
Espinós
,
A.
Caballero
,
J.
Cotrino
, and
A. R.
González-Elipe
,
Carbon
45
,
89
(
2007
).
You do not currently have access to this content.