Prozesse und Technologien für die Mikro- und Nanoelektronik mit Fokus auf Back-End of Line und Interconnects

Thermische ALD von Cupfer auf Cobalt für hochentwickelte Interconnects

ALD (Atomlagenabscheidung) ist ein Prozess zur Abscheidung unterschiedlicher Dünnfilmschichten wie Diffusionsbarrieren, Liner-Materialien und Startschichten, die zur Prozessierung herkömmlicher Interconnects benötigt werden. Diese Schichtstapel bestehen aktuell aus TaN, Ta und Cu, die durch PVD abgeschieden werden. Da Cobalt ein mögliches Alternativmaterial zum momentan verwendeten Liner Ta darstellt, wurde die ALD von Cu auf in vacuo präpariertem Cobalt-Substrat untersucht. Eine weitere mögliche Anwendung von dünnen Cupferschichten auf Cobalt ist die Herstellung von Co/Cu-Multilagen für Magnetfeldsensoren. Für die Cu-ALD wird [(nBu3P)2Cu(acac)] als Precursor zusammen mit H2 als Co-Reaktand bei 125 °C verwendet. Mittels in vacuo XPS (Röntgenphotoelektronenspektroskopie) konnte gezeigt werden, dass die abgeschiedenen Schichten Sauerstoff
(9,8 mol%) enthalten, allerdings konnte kein Kohlenstoff sowie Phosphor detektiert werden. Des Weiteren konnte bei XPS-Untersuchungen die Oxidationsstufe des abgeschiedenen Cupfers mit hauptsächlich metallischem Charakter bestimmt werden. Darüber hinaus stellt sich das Schichtwachstum mit einem anfänglichen GPC (growth per cycle) von 0,025 Å/Zyklus verglichen mit einem GPC von 0,008 Å/Zyklus nach der Keimbildungsphase als substrat-gestützt heraus.