超臨界流体堆積法を用いたコンフォーマル酸化チタンのメモリや光触媒応用

超临界流体沉积法保形二氧化钛的记忆和光催化应用

基本信息

批准号：
15J09484
负责人：
チョウユウ
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09484/
关键词：
Supercritical fluid deposition TiO2 dielectric memory device Crystalline Dielectrics 3D capacitor Photocatalyst Water splitting

项目摘要

I proposed to employ a novel deposition process, supercritical fluid deposition (SCFD) of conformal TiO2, for applications on 3D memory device due to its conformal coverage on high aspect ratio (AR) features.SCFD involves the thermal decomposition of organic compounds (precursors) in the liquid-gas-like supercritical CO2 (scCO2), and is able to achieve conformal deposition with high growth rate on high aspect ratio features. SCFD has been employed for extremely conformal TiO2 deposition on 100 aspect ratio (AR) features with relatively high deposition rate of ~4nm/min, while conventional CVD-TiO2 has poor conformality on 3D structure and conformal ALD-TiO2 has low growth rate of < 0.5 nm/min.In this project, considering that TiO2 is regarded as dielectrics for capacitor in memory as well as a photocatalyst (anatase phase) for water splitting, the self-developed conformal SCFD-TiO2 process was applied for 3D-capacitor in DRAM. Both 2D and 3D capacitors with RuO2/TiO2/RuO2 configuration were fabricated successfully. I-V and C-V measurement were conducted for SCFD-TiO2 on planar substrate, which had the leakage density of 10-6 A/cm2, breakdown voltage of 0.6 MV/cm, and dielectric constant of ~70 were achieved. These values are comparable to those samples prepared by conventional CVD methods. With the support of JSPS, our self-developed TiO2-SCFD has demonstrated its feasibility on 3D memory devices, and its application as water splitting photocatalyst is explored preliminary as well.

我建议采用一种新颖的沉积工艺，即保形 TiO2 的超临界流体沉积 (SCFD)，由于其保形覆盖高深宽比 (AR) 特征，因此可用于 3D 存储器件。SCFD 涉及有机化合物（前体）的热分解在类液-气超临界CO2 (scCO2) 中，能够在高纵横比特征上实现高生长速率的保形沉积。 SCFD 已用于在 100 个深宽比 (AR) 特征上进行极其保形的 TiO2 沉积，沉积速率相对较高，约为 4nm/min，而传统的 CVD-TiO2 在 3D 结构上的保形性较差，而保形 ALD-TiO2 的生长速率较低，< 0.5 nm/min。在本项目中，考虑到TiO2被视为存储器中电容器的电介质以及水分解的光催化剂（锐钛矿相），自主开发的保形 SCFD-TiO2 工艺应用于 DRAM 中的 3D 电容器。成功制备了 RuO2/TiO2/RuO2 配置的 2D 和 3D 电容器。对平面基板上的 SCFD-TiO2 进行 I-V 和 C-V 测量，其漏电密度为 10-6 A/cm2，击穿电压为 0.6 MV/cm，介电常数约为 70。这些值与传统 CVD 方法制备的样品相当。在JSPS的支持下，我们自主研发的TiO2-SCFD在3D存储器件上展示了可行性，并初步探索了其作为水分解光催化剂的应用。

项目成果

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Supercritical Fluid Deposition of Conformal Oxide Films: 3-Dimentionally-Stacked RuO2/TiO2/RuO2 Structures for MIM Capacitors

共形氧化膜的超临界流体沉积：MIM 电容器的三维堆叠 RuO2/TiO2/RuO2 结构

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
チョウ　ユウ;下山　裕介;百瀬　健;霜垣　幸浩
通讯作者：
霜垣　幸浩

化学工学会第81年会

第81届化学工程师学会年会

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
チョウユウ;百瀬健;下山裕介;霜垣幸浩
通讯作者：
霜垣幸浩

超臨界流体を用いたBi4Ti3O12製膜における反応機構解析

超临界流体Bi4Ti3O12成膜反应机理分析

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Priyank Mohan;Mari Takahashi;Ryoichi Kitaura;Koichi Higashimine;Derrick Mott;and Shinya Maenosono;チョウユウ，下山裕介，百瀬健，霜垣幸浩
通讯作者：
チョウユウ，下山裕介，百瀬健，霜垣幸浩

Experimental Approach to Estimate Diffusivity of Metal Organics in Supercritical CO2 at High Temperatures

估算高温超临界二氧化碳中金属有机物扩散率的实验方法