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Entwicklung und Qualifizierung einer periodischen Reaktivgas-Kammerreinigung bei PECVD-Prozessen
(2012)
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Entwicklung und Qualifizierung einer periodischen Reaktivgas-Kammerreinigung bei PECVD-Prozessen. Während der PECVD-Abscheidung wird nicht nur die Waferoberfläche beschichtet, sondern es erfolgt auch eine Belegung des Reaktorinnenraums. Mit jedem weiteren Abscheidungszyklus wächst die Kammerbeschichtung an. Um einen definierten Zustand herzustellen, muss die Akkumulation durch einen Reinigungsschritt entfernt werden. Hierfür wird ein plasmaaktiviertes Reaktivgas dem PECVD-Reaktor zugeführt, welches mit der Kammerbelegung zu einer stabilen gasförmigen Verbindung reagiert. Die Reaktionsprodukte werden anschließend abgepumpt und der Abgasnachbehandlung zugeführt. Durch das Entfernen der Reaktorbeschichtung werden stabile Prozess-bedingungen und ein kalkulierbares Partikelrisiko sichergestellt. Die Trockenreinigung ist ein sehr zeitintensiver Vorgang. Darüber hinaus werden dafür erhebliche Mengen klimawirksamer und kostenintensiver fluorierter Gase eingesetzt. Sowohl aus ökologischen, als auch ökonomischen Gründen ist es erstrebenswert den Ablauf der Reinigungsprozedur zu optimieren. Im etablierten Prozessablauf erfolgt die Beseitigung der Kammerakkumulation nach jeder Abscheidung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine periodische Reinigung des Reaktors
Die stetig fortschreitende Miniaturisierung in der Herstellung elektronischer Schaltkreise führt zu immer geringeren Leitungsquerschnitten. Daraus folgt ein Anstieg der Stromdichte, welcher ein erhöhtes Ausfallrisiko des Schaltkreises durch Elektromigration zur Folge hat. Hierbei findet eine diffusionsgetriebene Umlagerung von Kupferatomen statt, wodurch Unterbrechungen der Leiterbahnen oder Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterzügen entstehen können. Elektromigration kann durch die Abscheidung von Adhäsionsschichten effektiv verringert werden. Hierfür werden auch mittels MOCVD abgeschiedene Kobaltschichten in Betracht gezogen. Ziel dieser Arbeit war es, auf Basis der theoretisch zu erwartenden Einflüsse der ver-schiedenen Prozessparameter einen Versuchsplan zu erstellen und den MOCVD-Prozess zur Herstellung von Kobaltdeckschichten für die Kupfermetallisierung systematisch zu untersuchen. Um Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen zu verhindern, musste ein materialselektiver Abscheidungsprozess entwickelt werden. Die Einflüsse der Prozess-parameter auf die Abscheidung wurden untersucht und Auswirkungen auf das Wachstumsverhalten und die Eigenschaften der Kobaltschichten diskutiert. Die Schicht-charakterisierung belegte, dass es gelungen war einen materialselektiven Abscheidungs-prozess zu entwickeln. Es konnte ein Beschichtungsprozess etabliert werden, welcher es ermöglicht Kobalt bevorzugt auf den Kupferleiterbahnen und nicht auf den umliegenden isolierenden Gebieten abzuscheiden. Für ein reproduzierbares Beschichtungsergebnis ist ein in-situ Vorbehandlungsprozess erforderlich. Sowohl für die Entfernung oberflächlicher Adsorbate als auch für die Reduktion von gebundenem Sauerstoff konnte ein effektives Vorgehen entwickelt werden.