ALD-Filme

Abscheidung atomarer Schichten für Halbleiter- und Nanoanwendungen

Die fortschreitende Miniaturisierung integrierter Schaltkreise hat in den letzten Jahren dazu geführt, dass die Methode der Atomlagenabscheidung (engl. Atomic Layer Deposition (ALD)) traditionelle Depositionsmethoden zunehmend verdrängt. ALD-Schichten werden durch die kontrollierte Reaktion gasförmiger Ausgangsmolküle (Precursor) lagenweise abgeschieden. Auf diese Art entstehen im Idealfall sehr homogene (= lochfreie und einheitliche Dicke) Schichten, die in der Mikroelektronik und Nanotechnolgie genutzt werden. Bei der Optimierung von ALD-Prozessen spielen Parameter (Temperatur, Druck und Chemie der Precursor, Einwirkzeiten,...) eine wesentliche Rolle. Zur Kontrolle der Effizienz hat sich die niederenergetische Ionenstreuung als Messmethode etabliert.

 

ALD Process

ALD - der dünnsten, geschlossenen Schicht auf der Spur

Analytische Unterstützung bei der Prozessentwicklung

ALD-Schichten erfüllen hinsichtlich ihrer Geschlossenheit und Homogenität hohe Anforderungen und werden im Bereich der Mikroelektronik als Diffusionsbarrieren oder dielektrische Schichten eingesetzt. Zur Kontrolle der Qualität von ALD-Filmen aus etablierten Abscheideprozessen aber auch bei der Entwicklung neuer ALD-Prozesse hat sich die niederenergetische Ionenstreuung (LEIS) als analytisches Werkzeug etabliert.

Abbildung 1 (links) zeigt LEIS-Spektren von WNxCy-Schichten, die Im Rahmen eines Projekts mit ASM untersucht wurden. Ziel der damaligen Arbeit war die Abscheidung möglichst dünner, lochstörungsfreier WNxCy-Diffusionsbarrieren durch einen optimierten ALD-Prozess. Die LEIS-Untersuchungen dienten dazu, die Elementzusammensetzung der obersten Atomlage quantitativ zu erfassen und die mittlere Schichtdicke der ALD-Filme zu ermitteln. Die Auswertung der Daten ergab die in Abbildung 2 (rechts) gezeigte Darstellung. Ihr ist zu entnehmen, dass eine geschlossene WNxCy-Schicht nach 50 ALD-Zyklen erreicht wird. Zusätzlich erlauben die Daten Rückschlüsse auf den Wachstumsprozess der ALD-Schichten.

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