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11	Materials, Processes, and Characterization of Extended Air-gaps for the Intra-level Interconnection of Integrated Circuits Park, Seongho 02 January 2008 (has links) Materials, Processes, and Characterization of Extended Air-gaps for the Intra-level Interconnection of Integrated Circuits Seongho Park 157 pages Directed by Dr. Paul A. Kohl and Dr. Sue Ann Bidstrup Allen The integration of an air-gap as an ultra low dielectric constant material in an intra-metal dielectric region of interconnect structure in integrated circuits was investigated in terms of material properties of a thermally decomposable sacrificial polymer, fabrication processes and electrical performance. Extension of the air-gap into the inter-layer dielectric region reduces the interconnect capacitance. In order to enhance the hardness of a polymer for the better process reliabilities, a conventional norbornene-based sacrificial polymer was electron-beam irradiated. Although the hardness of the polymer increased, the thermal properties degraded. A new high modulus tetracyclododecene-based sacrificial polymer was characterized and compared to the norbornene-based polymer in terms of hardness, process reliability and thermal properties. The tetracyclododecene-based polymer was harder and showed better process reliability than the norbornene-based sacrificial polymer. Using the tetracyclododecene-based sacrificial polymer, a single layer Cu/air-gap and extended Cu/air-gap structures were fabricated. The effective dielectric constant of the air-gap and extended air-gap structures were 2.42 and 2.17, respectively. This meets the requirements for the 32 nm node. Moisture uptake of the extended Cu/air-gap structure increased the effective dielectric constant. The exposure of the structure to hexamethyldisilazane vapor removed the absorbed moisture and changed the structure hydrophobic, improving the integration reliability. The integration processes of the air-gap and the extended air-gap into a dual damascene Cu metallization process has been proposed compared to state-of-the-art integration approaches. Electron-beam hardening Air-gaps Extended air-gaps Low-k Dual damascene process Sacrificial polymer Moisture uptake Integrated circuits Dielectrics
12	Herstellung und Eigenschaften von Oberflächenwellen-Strukturen in Cu-Damaszentechnologie Reitz, Daniel 25 March 2008 (has links) (PDF) Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit stehen Bauelemente, die auf der Basis von sog. akustischen Oberflächenwellen, in der Fachsprache üblicherweise mit dem Begriff SAW (surface acoustic wave) bezeichnet, arbeiten. In den vergangenen ca. 40 Jahren haben SAW-Bauelemente einen außerordentlich starken Aufschwung erlebt. Den Beginn markierte ein neuartiger Zwischenfrequenz-Filter für Fernsehgeräte am Ende der 1960er Jahre. Heute finden sich unterschiedliche Arten dieser Bauelemente in nahezu jedem Bereich unseres täglichen Lebens wieder. Als Beispiele können hier allgemein die draht-, funk- und fasergestützte Daten- und Signalübertragung und im Speziellen Mobil- und Schnurlostelefone oder Fernbedienungen genannt werden. Inzwischen sind auch neue Anwendungen in der Sensorik sowie der Identifikationstechnik hinzugekommen. Es gibt für SAW-Bauelemente eine Entwicklung hin zu höheren Arbeitsfrequenzen, steigenden Leistungen, erhöhter Zuverlässigkeit, weiterer Miniaturisierung und zunehmender Modulintegration, wobei alle Anforderungen bei gleichzeitig sinkenden Herstellungskosten realisiert werden müssen. Dabei zeichnet sich ab, dass mit den herkömmlichen Herstellungstechnologien nicht alle Bedürnisse erfüllt werden können. So ist z.B. die Lift-off-Technik, mit der ein Großteil der Bauelemente hergestellt wird, nicht auf beliebig kleine Strukturen anwendbar. Eine Alternative bildet die sog. Damaszentechnologie, die auch zur Herstellung modernster Mikroprozessoren eingesetzt wird. Dabei werden die Metallelektroden anstatt auf dem Substrat aufzuliegen, in das Substrat eingelassen, woraus sich für zukünftige SAWBauelemente Vorteile ergeben können, wie z.B. eine erhöhte Leistungsbeständigkeit, kostengünstige Abscheideverfahren, eine Reduktion der Strukturgrößen und eine planare Oberfläche. Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt darin, die Damaszentechnologie erstmalig auf SAW-Strukturen anzuwenden und mit den Vorteilen der Cu-Technologie zu kombinieren. Als inhaltliche Schwerpunkte wurden die Herstellung von Demonstratorbauelementen und die Bewertung der Prozessschritte, die Eigenschaftsbestimmung der Strukturen sowie deren Schädigungsverhalten bei Leistungsbelastung definiert. Cu LiNbO3 Kupfer Lithiumniobat OFW Oberflächenwellen-Bauelement Damaszentechnologie Lebensdauer Gefüge Mikrostruktur Akustomigration Größeneffekt ultrahochzyklische Beanspruchung Cu LiNbO3 copper lithium niobate SAW surface acoustic wave device damascene technique lifetime microstructure acoustomigration size effect ultra high cycle fatigue ddc:620 rvk:UP 7500
13	Beiträge zur Technologieentwicklung für die Erzeugung von Airgap - Strukturen in Metallisierungssystemen in integrierten Schaltkreisen Schulze, Knut 20 May 2008 (has links) (PDF) Die Arbeit beschreibt die Entwicklung und Evaluierung zweier neuartiger Technologien (Maske und Spacer) zur Erzeugung von Airgap-Strukturen in Mehrebenenmetallisierungen integrierter Schaltkreise. Ausgangspunkt der Arbeit bildet die Aufarbeitung der Thematik der low-k Materialien sowie der aus der Literatur bekannten Airgap-Ansätze. Es werden die beiden entwickelten Konzepte zur Airgap-Erzeugung prinzipiell beschrieben und hinsichtlich der definierten Zielstellungen (konventionelle Prozessierung, Skalierbarkeit, selektiver Eintrag) sowie vergleichend zu alternativen Airgap-Ansätzen diskutiert. Im Fortgang werden Präparationen beider Technologien vorgestellt und deren Machbarkeit nachgewiesen. Die Erprobung und Optimierung einzelner Prozesse werden dokumentiert. Anhand der funktionsbedingten Anforderungen an Materialien und Grenzflächen werden ausgewählte Integrationsaspekte untersucht. Den Schwerpunkt bildet dabei der Einfluss von Fluorwasserstoffsäure auf elektrisch leitfähige und dielektrische Diffusionsbarrieren, Kupfer sowie deren Verbund. Es werden Möglichkeiten gezeigt, unerwünschte Wechselwirkungen zu minimieren und die Zuverlässigkeit der defektfreien Airgap-Erzeugung zu steigern. Die Arbeit beinhaltet zudem die Charakterisierung von Airgap-Strukturen entsprechend beider Ansätze hinsichtlich ihres elektrischen, thermischen und mechanischen Verhaltens für variierte Geometrien und Materialeigenschaften. Es werden FEM-Simulationen genutzt, um Messwerte zu verifizieren, Extrapolationen bei variierten Eingabedaten durchzuführen oder nicht messbare Größen zu extrahieren. Air Gap Airgap Buffered HF Damascene Gepufferte HF Hybride Integration Leitbahnsystem Low-k Metallisierung Signalverzögerung ddc:620 Finite-Elemente-Methode Flusssäure Halbleitertechnologie Low-k-Dielektrikum Opferschicht Spacer Technologie Verdrahtung
14	Beiträge zur Technologieentwicklung für die Erzeugung von Airgap - Strukturen in Metallisierungssystemen in integrierten Schaltkreisen Schulze, Knut 26 March 2008 (has links) Die Arbeit beschreibt die Entwicklung und Evaluierung zweier neuartiger Technologien (Maske und Spacer) zur Erzeugung von Airgap-Strukturen in Mehrebenenmetallisierungen integrierter Schaltkreise. Ausgangspunkt der Arbeit bildet die Aufarbeitung der Thematik der low-k Materialien sowie der aus der Literatur bekannten Airgap-Ansätze. Es werden die beiden entwickelten Konzepte zur Airgap-Erzeugung prinzipiell beschrieben und hinsichtlich der definierten Zielstellungen (konventionelle Prozessierung, Skalierbarkeit, selektiver Eintrag) sowie vergleichend zu alternativen Airgap-Ansätzen diskutiert. Im Fortgang werden Präparationen beider Technologien vorgestellt und deren Machbarkeit nachgewiesen. Die Erprobung und Optimierung einzelner Prozesse werden dokumentiert. Anhand der funktionsbedingten Anforderungen an Materialien und Grenzflächen werden ausgewählte Integrationsaspekte untersucht. Den Schwerpunkt bildet dabei der Einfluss von Fluorwasserstoffsäure auf elektrisch leitfähige und dielektrische Diffusionsbarrieren, Kupfer sowie deren Verbund. Es werden Möglichkeiten gezeigt, unerwünschte Wechselwirkungen zu minimieren und die Zuverlässigkeit der defektfreien Airgap-Erzeugung zu steigern. Die Arbeit beinhaltet zudem die Charakterisierung von Airgap-Strukturen entsprechend beider Ansätze hinsichtlich ihres elektrischen, thermischen und mechanischen Verhaltens für variierte Geometrien und Materialeigenschaften. Es werden FEM-Simulationen genutzt, um Messwerte zu verifizieren, Extrapolationen bei variierten Eingabedaten durchzuführen oder nicht messbare Größen zu extrahieren. info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620 Finite-Elemente-Methode Flusssäure Halbleitertechnologie Low-k-Dielektrikum Opferschicht Spacer Technologie Verdrahtung Air Gap Airgap Buffered HF Damascene Gepufferte HF Hybride Integration Leitbahnsystem Low-k Metallisierung Signalverzögerung
15	Herstellung und Eigenschaften von Oberflächenwellen-Strukturen in Cu-Damaszentechnologie Reitz, Daniel 26 November 2007 (has links) Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit stehen Bauelemente, die auf der Basis von sog. akustischen Oberflächenwellen, in der Fachsprache üblicherweise mit dem Begriff SAW (surface acoustic wave) bezeichnet, arbeiten. In den vergangenen ca. 40 Jahren haben SAW-Bauelemente einen außerordentlich starken Aufschwung erlebt. Den Beginn markierte ein neuartiger Zwischenfrequenz-Filter für Fernsehgeräte am Ende der 1960er Jahre. Heute finden sich unterschiedliche Arten dieser Bauelemente in nahezu jedem Bereich unseres täglichen Lebens wieder. Als Beispiele können hier allgemein die draht-, funk- und fasergestützte Daten- und Signalübertragung und im Speziellen Mobil- und Schnurlostelefone oder Fernbedienungen genannt werden. Inzwischen sind auch neue Anwendungen in der Sensorik sowie der Identifikationstechnik hinzugekommen. Es gibt für SAW-Bauelemente eine Entwicklung hin zu höheren Arbeitsfrequenzen, steigenden Leistungen, erhöhter Zuverlässigkeit, weiterer Miniaturisierung und zunehmender Modulintegration, wobei alle Anforderungen bei gleichzeitig sinkenden Herstellungskosten realisiert werden müssen. Dabei zeichnet sich ab, dass mit den herkömmlichen Herstellungstechnologien nicht alle Bedürnisse erfüllt werden können. So ist z.B. die Lift-off-Technik, mit der ein Großteil der Bauelemente hergestellt wird, nicht auf beliebig kleine Strukturen anwendbar. Eine Alternative bildet die sog. Damaszentechnologie, die auch zur Herstellung modernster Mikroprozessoren eingesetzt wird. Dabei werden die Metallelektroden anstatt auf dem Substrat aufzuliegen, in das Substrat eingelassen, woraus sich für zukünftige SAWBauelemente Vorteile ergeben können, wie z.B. eine erhöhte Leistungsbeständigkeit, kostengünstige Abscheideverfahren, eine Reduktion der Strukturgrößen und eine planare Oberfläche. Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt darin, die Damaszentechnologie erstmalig auf SAW-Strukturen anzuwenden und mit den Vorteilen der Cu-Technologie zu kombinieren. Als inhaltliche Schwerpunkte wurden die Herstellung von Demonstratorbauelementen und die Bewertung der Prozessschritte, die Eigenschaftsbestimmung der Strukturen sowie deren Schädigungsverhalten bei Leistungsbelastung definiert. info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620
16	Copper Oxide Films Grown by Atomic Layer Deposition from Bis(tri-n-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate on Ta, TaN, Ru, and SiO2 Waechtler, Thomas, Oswald, Steffen, Roth, Nina, Jakob, Alexander, Lang, Heinrich, Ecke, Ramona, Schulz, Stefan E., Gessner, Thomas, Moskvinova, Anastasia, Schulze, Steffen, Hietschold, Michael 02 May 2009 (has links) (PDF) The thermal atomic layer deposition (ALD) of copper oxide films from the non-fluorinated yet liquid precursor bis(tri-<it>n</it>-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate, [(<sup><it>n</it></sup>Bu<sub>3</sub>P)<sub>2</sub>Cu(acac)], and wet O<sub>2</sub> on Ta, TaN, Ru and SiO<sub>2</sub> substrates at temperatures of < 160°C is reported. Typical temperature-independent growth was observed at least up to 125°C with a growth-per-cycle of ~ 0.1 Å for the metallic substrates and an ALD window extending down to 100°C for Ru. On SiO<sub>2</sub> and TaN the ALD window was observed between 110 and 125°C, with saturated growth shown on TaN still at 135°C. Precursor self-decomposition in a chemical vapor deposition mode led to bi-modal growth on Ta, resulting in the parallel formation of continuous films and isolated clusters. This effect was not observed on TaN up to about 130°C and neither on Ru or SiO<sub>2</sub> for any processing temperature. The degree of nitridation of the tantalum nitride underlayers considerably influenced the film growth. With excellent adhesion of the ALD films on all substrates studied, the results are a promising basis for Cu seed layer ALD applicable to electrochemical Cu metallization in interconnects of ultralarge-scale integrated circuits.<br> © 2009 The Electrochemical Society. All rights reserved. <br> / Es wird die thermische Atomlagenabscheidung (ALD) von Kupferoxidschichten, ausgehend von der unfluorierten, flüssigen Vorstufenverbindung Bis(tri-<it>n</it>-butylphosphan)kupfer(I)acetylacetonat, [(<sup><it>n</it></sup>Bu<sub>3</sub>P)<sub>2</sub>Cu(acac)], sowie feuchtem Sauerstoff, auf Ta-, TaN-, Ru- und SiO<sub>2</sub>-Substraten bei Temperaturen < 160°C berichtet. Typisches temperaturunabhängiges Wachstum wurde zumindest bis 125°C beobachtet. Damit verbunden wurde für die metallischen Substrate ein Zyklenwachstum von ca. 0.1 Å erzielt sowie ein ALD-Fenster, das für Ru bis zu einer Temperatur von 100°C reicht. Auf SiO<sub>2</sub> und TaN wurde das ALD-Fenster zwischen 110 und 125°C beobachtet, wobei auch bei 135°C noch gesättigtes Wachstum auf TaN gezeigt werden konnte. Die selbständige Zersetzung des Precursors ähnlich der chemischen Gasphasenabscheidung führte zu einem bimodalen Schichtwachstum auf Ta, wodurch gleichzeitig geschlossene Schichten und voneinander isolierte Cluster gebildet wurden. Dieser Effekt wurde auf TaN bis zu einer Temperatur von 130°C nicht beobachtet. Ebensowenig trat er im untersuchten Temperaturbereich auf Ru oder SiO<sub>2</sub> auf. Der Nitrierungsgrad der TaN-Schichten beeinflusste hierbei das Schichtwachstum stark. Mit einer sehr guten Haftung der ALD-Schichten auf allen untersuchten Substratmaterialien erscheinen die Ergebnisse vielversprechend für die ALD von Kupferstartschichten, die für die elektrochemische Kupfermetallisierung in Leitbahnsystemen ultrahochintegrierter Schaltkreise anwendbar sind. Atomic Layer Deposition (ALD) Atomic force microscopy (AFM) Beta-Diketonate Copper Oxide Copper(I) Damascene Diffusion Barrier Electron diffraction Electron energy loss spectroscopy (EELS) Interconnect Metallization Scanning electron microscopy (SEM) Silicon Oxide Spectroscopic ellipsometry Tantalum Tantalum Nitride Transmission electron microscopy (TEM) Vapor Pressure X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ddc:540 ddc:530 ddc:620 ddc:660 Atomschichtepitaxie Dampfdruckkurve Diffusionsbarriere Diketonate <beta> Durchstrahlungselektronenmikroskopie Elektronen-Energieverlustspektroskopie Elektronenbeugung Ellipsometrie Kraftmikroskopie Kupferkomplexe Kupferoxide Metallisieren Metallisierungsschicht Phosphane Rasterelektronenmikroskop Ruthenium Röntgen-Photoelektronenspektroskopie Siliciumdioxid Tantal Tantalnitride ULSI
17	Copper Oxide Films Grown by Atomic Layer Deposition from Bis(tri-n-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate on Ta, TaN, Ru, and SiO2 Waechtler, Thomas, Oswald, Steffen, Roth, Nina, Jakob, Alexander, Lang, Heinrich, Ecke, Ramona, Schulz, Stefan E., Gessner, Thomas, Moskvinova, Anastasia, Schulze, Steffen, Hietschold, Michael 02 May 2009 (has links) The thermal atomic layer deposition (ALD) of copper oxide films from the non-fluorinated yet liquid precursor bis(tri-<it>n</it>-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate, [(<sup><it>n</it></sup>Bu<sub>3</sub>P)<sub>2</sub>Cu(acac)], and wet O<sub>2</sub> on Ta, TaN, Ru and SiO<sub>2</sub> substrates at temperatures of < 160°C is reported. Typical temperature-independent growth was observed at least up to 125°C with a growth-per-cycle of ~ 0.1 Å for the metallic substrates and an ALD window extending down to 100°C for Ru. On SiO<sub>2</sub> and TaN the ALD window was observed between 110 and 125°C, with saturated growth shown on TaN still at 135°C. Precursor self-decomposition in a chemical vapor deposition mode led to bi-modal growth on Ta, resulting in the parallel formation of continuous films and isolated clusters. This effect was not observed on TaN up to about 130°C and neither on Ru or SiO<sub>2</sub> for any processing temperature. The degree of nitridation of the tantalum nitride underlayers considerably influenced the film growth. With excellent adhesion of the ALD films on all substrates studied, the results are a promising basis for Cu seed layer ALD applicable to electrochemical Cu metallization in interconnects of ultralarge-scale integrated circuits.<br> © 2009 The Electrochemical Society. All rights reserved. <br> / Es wird die thermische Atomlagenabscheidung (ALD) von Kupferoxidschichten, ausgehend von der unfluorierten, flüssigen Vorstufenverbindung Bis(tri-<it>n</it>-butylphosphan)kupfer(I)acetylacetonat, [(<sup><it>n</it></sup>Bu<sub>3</sub>P)<sub>2</sub>Cu(acac)], sowie feuchtem Sauerstoff, auf Ta-, TaN-, Ru- und SiO<sub>2</sub>-Substraten bei Temperaturen < 160°C berichtet. Typisches temperaturunabhängiges Wachstum wurde zumindest bis 125°C beobachtet. Damit verbunden wurde für die metallischen Substrate ein Zyklenwachstum von ca. 0.1 Å erzielt sowie ein ALD-Fenster, das für Ru bis zu einer Temperatur von 100°C reicht. Auf SiO<sub>2</sub> und TaN wurde das ALD-Fenster zwischen 110 und 125°C beobachtet, wobei auch bei 135°C noch gesättigtes Wachstum auf TaN gezeigt werden konnte. Die selbständige Zersetzung des Precursors ähnlich der chemischen Gasphasenabscheidung führte zu einem bimodalen Schichtwachstum auf Ta, wodurch gleichzeitig geschlossene Schichten und voneinander isolierte Cluster gebildet wurden. Dieser Effekt wurde auf TaN bis zu einer Temperatur von 130°C nicht beobachtet. Ebensowenig trat er im untersuchten Temperaturbereich auf Ru oder SiO<sub>2</sub> auf. Der Nitrierungsgrad der TaN-Schichten beeinflusste hierbei das Schichtwachstum stark. Mit einer sehr guten Haftung der ALD-Schichten auf allen untersuchten Substratmaterialien erscheinen die Ergebnisse vielversprechend für die ALD von Kupferstartschichten, die für die elektrochemische Kupfermetallisierung in Leitbahnsystemen ultrahochintegrierter Schaltkreise anwendbar sind. info:eu-repo/classification/ddc/540 ddc:540 info:eu-repo/classification/ddc/530 ddc:530 info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620 info:eu-repo/classification/ddc/660 ddc:660 Atomschichtepitaxie Dampfdruckkurve Diffusionsbarriere Diketonate <beta> Durchstrahlungselektronenmikroskopie Elektronen-Energieverlustspektroskopie Elektronenbeugung Ellipsometrie Kraftmikroskopie Kupferkomplexe Kupferoxide Metallisieren Metallisierungsschicht Phosphane Rasterelektronenmikroskop Ruthenium Röntgen-Photoelektronenspektroskopie Siliciumdioxid Tantal Tantalnitride ULSI Atomic Layer Deposition (ALD) Atomic force microscopy (AFM) Beta-Diketonate Copper Oxide Copper(I) Damascene Diffusion Barrier Electron diffraction Electron energy loss spectroscopy (EELS) Interconnect Metallization Scanning electron microscopy (SEM) Silicon Oxide Spectroscopic ellipsometry Tantalum Tantalum Nitride Transmission electron microscopy (TEM) Vapor Pressure X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)

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