Die Arbeit beschreibt die Entwicklung von
plasmaunterstützten CVD-Prozessen zur Abscheidung
ultradünner (≤10 nm) wolframbasierter
Diffusionsbarrieren für die Kupfermetallisierung
in
integrierten Schaltkreisen. Es wird ein
PECVD-Prozess mit der Gaschemie WF<sub>6</sub>/N<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>/(Ar)
vorgestellt, mit dem amorphe und leitfähige
WN<sub>x</sub>-Schichten abgeschieden werden. Dabei wird der
Prozess umfassend charakterisiert (z.B. Rate,
Homogentität, Kantenbedeckung) und die Einflüsse
von Parameteränderungen (besonders
Gasflussvariationen) auf die Schichteigenschaften
untersucht. Ausgewählte Schichtzusammensetzungen,
welche den Barriereanforderungen hinsichtlich
geringen elektrischen Widerstandes und sehr guter
Homogenität über den Wafer entsprachen, wurden im
für den praktischen Einsatz relevanten
Schichtdickenbereich von 10 nm eingehender
untersucht. Dies erfolgte einerseits
mikrostrukturell mit GI-XRD, GDOES und TEM zu
Schichtzusammensetzung, Kristallisationsverhalten
und Schichtstabilität unter Wärmebehandlung in
verschiedenen Medien in direktem Kontakt zu
Kupfer. Zudem erfolgte die Beurteilung der
Diffusionswirkung der WN<sub>x</sub>-Schichten mit
elektrischen Messverfahren (CV, TVS) über
MIS-Strukturen.
Auf Grundlage des WN<sub>x</sub>-Prozesses wird durch Zugabe
von Silan zur Prozessgaschemie die Möglichkeit
der Abscheidung einer ternären Zusammensetzung
WSiN untersucht. Es erfolgt eine ausführliche
Auswertung der Literatur zu verschiedenen
WSiN-Abscheideprozessen und eine Wertung der
beschriebenen ternären Zusammensetzung in Bezug
auf geringen elektrischen Widerstand und
thermischer Stabilität. Mit den daraus gewonnenen
Erkenntnissen kann ein ternärer
Zusammensetzungsbereich von Me-Si-N eingegrenzt
werden, der sowohl amorphe Mikrostruktur,
niedrigen elektrischen Widerstand und hohe
thermische Stabilität garantiert. Der entwickelte
PECVD-Prozess mit Silan führte zu einer
Si-stabilisierten WN<sub>x</sub>-Schicht mit nur geringfügig
höherer
thermischer Stabilität aber deutlich höheren
elektrischen Widerstand. Es wird die Frage
diskutiert, ob die Entwicklung einer amorphen
ternären Verbindung mit höherer thermischer
Stabilität aber zu Lasten des elektrischen
Widerstandes notwendig ist, wenn für das
Stoffsystem schon eine amorphe binäre
Zusammensetzung existiert, die die Anforderungen
einer Diffusionsbarriere hinsichtlich hoher
Leitfähigkeit und ausreichend hoher thermischer
Stabilität erfüllt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:18678 |
| Date | 11 December 2006 |
| Creators | Ecke, Ramona |
| Contributors | Schulz, Stefan, Wielage, Bernhard, Geßner, Thomas, Engelmann, Hans-Jürgen, Technische Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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