Back-End of Line

Chemische Gasphasenabscheidung dielektrischer Schichten (CVD, Chemical Vapour Deposition)

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist einer der Grundprozesse zur Abscheidung dünner Schichten im Bereich der BEOL-Fertigung. Die Abteilung Back-End of Line des Fraunhofer ENAS verfügt in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM) an der Technischen Universität Chemnitz über langjährige Erfahrung im Bereich der CVD-Abscheidung dielektrischer Schichten.

 

CVD-Abscheideverfahren und dielektrische Materialien

Niederdruck-CVD (LPCVD), ), ≤ 800 °C:

  • SixNy, SiOx (TEOS)

Plasmagestützte CVD (PECVD), ≤ 450 °C:

  • SixNy, SiOx (TEOS, SiH4), SiOxNy
  • SiC:H, SiCN:H
  • SiCOH (low-k dielectric, BlackDiamondTM)
  • CF-polymer, a-C:H

 

Anwendung dielektrischer Filme

  • Dielektrika innerhalb oder zwischen Leitbahnebenen (IMD) integrierter Schaltkreise
  • Diffusionsbarrieren
  • Stopp- und Hartmasken-Schichten für die Strukturierung
  • Funktionale Schichten, Deck- und Schutzschichten (z.Bsp. für den Verschluss der Poren in porösen low-k Materialien, pore sealing)
  • Opferschichten
  • Verspannte Schichten für die Steigerung der Mobilität von Ladungsträgern im MOS-Transistorkanal

 

Forschungs- und Entwicklungsthemen

Je nach Anwendung bedarf es einer Optimierung der Eigenschaftsprofile der dielektrischen Schichten. Im Mittelpunkt derartiger Untersuchungen stehen und standen dabei einerseits einzelne Kenngrößen, wie

  • die elektrischen Eigenschaften (er, Leckstromdichte, Durchbruchsfeldstärke),
  • die mechanischen Eigenschaften (E-Modul, Härte, Fließspannung, Schichtspannung, Haftstärke) und
  • die thermischen Eigenschaften (thermische Leitfähigkeit, thermische Stabilität).

Anderseits sind Untersuchungen zur Prozesskompatibilität und Integration dielektrischer Schichten Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeit der Abteilung BEOL.

 

Ausstattung

Die Gruppe BEOL des Fraunhofer ENAS Chemnitz verwendet kommerzielle Anlagen für die CVD-Abscheidung. Die Abscheidung im LPCVD-Verfahren wird mit einer Anlage von LP-Thermtech bis zu einer Wafergröße von 6 Zoll realisiert. Darüber hinaus wird über zwei Applied Materials P5000TM verfügt, deren Konfigurationen die plasmagestützte Abscheidung dielektrischer Schichten sowie in-situ Plasmabehandlungen bis zu einer Wafergröße von 8 Zoll gestatten.

 

Kürzlich umgesetzte Neuerungen

  • In-situ UV-Behandlung dielektrischer Schichten in einer der Prozesskammern der Applied Materials P5000TM
  • Installation eines Injektor-Systems für die Erprobung neuer flüssiger Precursoren für die PECVD-Abscheidung von Isolatoren, z.Bsp. für stark verspannte Schichten