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

Charakterisierung von Kupferlegierungen für selbstformierende Barrieren

© Fraunhofer ENAS
Integrationsschema eines neuen SFB-Ansatzes (a-e) und gewöhnliches Interconnect-System.

In Kupferleitbahnsystemen spielt die Barriere eine zunehmend wichtigere Rolle. Im CuDot-Projekt wurde der neue Ansatz der selbstformierenden Barriere untersucht. Hierfür wurden Kupferlegierungen hergestellt, die durch eine Temperaturbehandlung eine stabile Barriere an der Grenzfläche zum Siliziumdioxid ausbilden sollen. Die Untersuchungen umfassten die Systeme Cu(Mn), Cu(Ti) und Cu(Zr). Die Proben wurden für 60 min bei 400 °C in einer N2/H2-Atmosphäre behandelt. Es konnte gezeigt werden, dass alle Elemente eine Anreicherungsschicht an der Grenzfläche zum Dielektrikum ausbilden. Die Stabilität der Barriere wurde mittels der Triangular-Voltage-Sweep Methode untersucht. Diese eignet sich besonders, um geringe Mengen an Kupfer im Dielektrikum nachzuweisen. Es konnte gezeigt werden, dass sich Mn und Ti besonders für selbstformierende Barrieren eignen.

© Fraunhofer ENAS
TEM Bild eines unbehandelten Legierungs-/Kupfer-Stapels.
© Fraunhofer ENAS
TEM-Bild einer getemperten CuTi/Cu-Probe mit einer angereicherten Ti-Schicht.