Nano Device Technologies

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 Nano Device Technologies des Fraunhofer ENAS verfügt über eine Applied Materials P5000™, ausgestattet mit drei 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, mittels Adapter können jedoch auch Wafer geringerer Durchmesser beschichtet werden.