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Marcus Wislicenus

• Um den Anforderungen zukünftiger Mikroprozessoren nachkommen zu können, muss der Einsatz neuer Materialien bzw. Materialsysteme in der Halbleiterindustrie überprüft werden. Ziel dieser Masterarbeit war die Optimierung eines Kobalt-MOCVD-Prozesses zur Herstel-lung von Kupferdiffusionsbarrieren in der Back-End-of-Line-Metallisierung. Unter Berücksichtigung des theoretisch zu erwartenden Einflusses der verschiedenen Pro-zessparameter auf das Beschichtungsresultat wurden separate Versuchspläne aufgestellt, deren Durchführung beschrieben und die Ergebnisse der Schichtcharakterisierung vorgestellt. Die beobachteten Auswirkungen dieser Prozessparametervariation auf das Wachstumsverhalten und die Eigenschaften der Kobaltschichten wurden diskutiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Oberflächenrauheit der Kobaltschichten ausschlaggebend für ihre elektrische Leitfähigkeit war. Außerdem war es möglich vorteilhafte Einstellungen gegenüber dem Referenzprozess, sowohl für Blank- als auch Strukturscheiben, abzuleiten. Abschließend zeigten erste Untersuchungen zur direkten elektrochemischen Bekupferung der Kobaltschichten die Möglichkeit zur Integration in den bestehenden Herstellungsprozess.
• The requirements of future generations of microprocessors are steadily increasing. One issue is the preparation of thin and reliable copper diffusion barriers in the back-end-of-line metalli-zation. The aim of this thesis was the optimization of a cobalt-MOCVD-process to verify the use as an alternative to conventional tantalum-PVD-processes. For this purpose, the theoretical effects of the process conditions to the sheet properties were discussed at first. Based on this, different experimental plans and their execution were de-scribed. The results of the material characterization and their correlation to the process conditions were discussed as well. Especially the strong dependence of the electrical conductivity from the surface roughness was worked out. In summary favorable process conditions com-pared to the reference process were presented. In addition, initial test to the direct electrochemical plating on cobalt demonstrated the ability for the integration into the existing manu-facturing process.