Prozesse und Technologien für die Mikro- und Nanoelektronik

Atomlagenabscheidung (ALD)

Das Fraunhofer ENAS erforscht und entwickelt seit 2006 zusammen mit dem Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM) der Technischen Universität Chemnitz ALD-Prozesse für verschiedene Anwendungen. Neben verfügbaren ALD-Prozessen für Kuper und Kupferoxid können auch high-k Materialen wie bspw. Aluminiumoxid, Hafniumoxid und Titanoxid abgeschieden werden.

Kompetenzen:

Materialien:

  • High-k Dielectrika: Al2O3, HfO2, TiO2
  • Metalle: Cu, Cu2O, Co
  • Weitere auf Anfrage

Ausstattung:

ALD FlexAl von Oxford Instruments.
© Fraunhofer ENAS
ALD FlexAl von Oxford Instruments.
Scia Atol 200 von scia Systems GmbH.
© Fraunhofer ENAS
Scia Atol 200 von scia Systems GmbH.
Microcluster von Roth&Rau/ Prevac mit 2 ALD-Kammern, einer IBSD- und CVD-Kammer sowie einem XPS-System.
© Fraunhofer ENAS
Microcluster von Roth&Rau/ Prevac mit 2 ALD-Kammern, einer IBSD- und CVD-Kammer sowie einem XPS-System.

Es stehen drei Prozessanlagen für die ALD zur Verfügung: Eine FlexAl-Kammer (Oxford Instruments), eine Atol200 (scia Systems) und zwei Kammern im Microcluster (Roth&Rau Microsystems).

Das verfügbare Equipment bietet gebräuchliche standardisierte Prozesse (insbesondere an der Oxford FlexAl) mit konventionellen Bubbler-Verdampfern für Präkursoren mit hohem Dampfdruck. Andererseits bietet der Microcluster mit seinen Direktverdampfersystemen eine weitreichende Flexibilität für die Evaluation von auch neuen Präkursoren und Prozessen. An dieser Anlage können Präkursoren mit niedrigem Dampfdruck untersucht, bearbeitet und mittels in-vakuo XPS (Röntgenphotoelektronenspektroskopie) analysiert werden. Die Atol200 schließt die Lücke dazwischen, ausgestattet mit Bubblern und Direktverdampfersystemen können ALD-Prozesse evaluiert, entwickelt und optimiert werden. Dies wird unterstützt durch das integrierte Ellipsometer sowie die Messkammer zur kontaktlosen Widerstandsmessung. Alle Anlagen sind auf die Prozessierung von 200 mm Wafern ausgelegt, können aber auch kleinere Substrate bearbeiten.

Veröffentlichungen und Patente:

Geßner, T.; Schulz, S. E. ; Wächtler, T.; Lang, H.; Jakob, A.: Substrat mit einer Kupfer enthaltenden Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung mittels Atomic Layer Deposition und Verwendung des Verfahrens. https://patents.google.com/patent/WO2009071076A1/de

Wächtler, T.; Schulz, S.E.; Gessner, T.; Mueller, S.; Tuchscherer, A.; Lang, H.: Method for the production of a substrate having a coating comprising copper and coated substrate and device prepared by this method. https://patents.justia.com/patent/20130062768

Wächtler, T.; Gessner, T.; Schulz, S.E.; Lang, H.; Jakob, A.: Substrate Having a Coating Comprising Copper and Method for the Production Thereof by Means of Atomic Layer Deposition. https://patents.justia.com/patent/20100301478

Melzer, M.; Wächtler, T.; Müller, S.; Fiedler, H.; Hermann, S.; Rodriguez, R.D.; Villabona, A.: Copper Oxide Atomic Layer Deposition on Thermally Pretreated Multi-Walled Carbon Nanotubes for Interconnect Applications. Microelectronic Engineering 107 (2013) p 223–28. https://doi.org/10.1016/j.mee.2012.10.026.

Georgi, C.; Hildebrandt, A.; Wächtler, T.; Schulz, S. E.; Gessner, T.; Lang, H.: A Cobalt Layer Deposition Study: Dicobaltatetrahedranes as Convenient MOCVD Precursor Systems. Journal of Materials Chemistry C 2, 23 (2014) p 4676–82. https://doi.org/10.1039/c4tc00288a

Hu, X.; Schuster, J.; Schulz, S.E.; Gessner, T.: Simulation of ALD Chemistry of (NBu3P)2Cu(Acac) and Cu(Acac)2 Precursors on Ta(110) Surface. Microelectronic Engineering 137 (2015) p 23–31. https://doi.org/10.1016/j.mee.2015.02.017

Dhakal, D.; Khaybar A.; Lang, H.; Bruener, P.; Grehl, T.; Georgi, C.; Waechtler, T.; Ecke, R.; Schulz, S.E.; Gessner, T.: Atomic Layer Deposition of Ultrathin Cu2O and Subsequent Reduction to Cu Studied by in Situ X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films 34, 1 (2016) p 01A111. https://doi.org/10.1116/1.4933088