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Gasphasenabscheidung (CVD) von Diffusions-Barrieren und Metallen

Entwicklung und Optimierung der chemischen Gas­phasen­abscheidung für Diffusions­barrieren und Kupfer

 

Forschung und Entwicklung

Fraunhofer ENAS verfügt über eine umfassende Erfahrung auf dem Gebiet der Gasphasenabscheidung für Kupfer und Diffusionsbarrieren für Kupfer.

Barriere- und Kupfer-CVD werden für die Metallisierung der Interconnectsysteme als Alternative für PVD und Galvanik genutzt. CVD Prozesse gewinnen auch in der 3D-Integration an Bedeutung, vor allem dort, wo Strukturen mit hohen Aspektverhältnissen (AR) metallisiert werden müssen.

 

CVD von Diffusionsbarrieren: TiN

  • Precursor: TDMAT
  • Mehrstufenprozess bestehend aus alternierenden Schritten der MOCVD und Plasmabehandlung
  • Prozessoptimierung für hohe Kantendeckung bezüglich Strukturgeometrie und –dichte
  • Stabilisierung mit SiH4 für bessere Eigenschaften der Diffusionsbarrieren an den Strukturseitenwänden
  • Abscheidung von Haftschichten für Kupfer CVD, z.B. für nachfolgende CMP Prozesse

 

Kupfer CVD

  • thermische MOCVD mit CupraSelect™
  • vollständiges Füllen von Strukturen
  • Abscheiden von Keimschichten (seed layer) für die Galvanik
  • Metallisierung von Through Silicon Vias (TSV): mit Barriere/Keimschicht für Viadurchmesser > 3 µm; vollständige CVD Füllung für Viadurchmesser < 3 µm
  • Prozessoptimierung für ausreichend hohe Kantenbedeckung bezüglich der Strukturgeometrie und -tiefe, auch für extrem große Aspektverhältnisse (e.g. > 20)
  • Metallisierung von Leitbahnen mit sub-100 nm-Geometrien

 

Test und Bewertung neuer metall-organischer Precursoren

  • Beurteilung neuer Kupfer-Precursoren für thermische oder reaktive Abscheidung
  • Bewertung von anderen Precursoren für die Abscheidung von Metallen, Metalllegierungen und Metallnitriden (z.B.: Ru, Sn, Mn)

 

Ausstattung

Die Abteilung BEOL des Fraunhofer ENAS verfügt über eine Applied Materials P5000™, ausgestattet mit 3 CVD Kammern (zwei für Cu-CVD und eine für TiN-CVD) sowie eine Plasmavorbehandlungskammer. Beide Cu-CVD-Kammern basieren auf WxZ-Kammern und verfügen über verschiedene Verdampfersysteme für flüssige Ausgangsmaterialien, ein Bronkhorst-System mit einem Liquid Delivery System sowie einem direkten Liquid-Injectionssystem von ALTATECH.

Wir bearbeiten 200 mm Wafer, mit Adapter können jedoch auch Wafer geringerer Durchmesser beschichtet werden.