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Reaktives DC-Magnetron-Sputtern von TiN-Elektroden und Evaluierung in ferroelektrischen Kondensatoren

Reactive DC-magnetron-sputtering of TiN-electrodes and evaluation in ferroelectric capacitors

  • In der „High-k Metal Gate“ Technologie ist Titannitrid aktuell eines der wichtigsten Elektrodenmaterialien. Am NaMLab wird es u.a. auch in ferroelektrischen Kondensatoren eingesetzt. Um Prozess- und Wartungszeit zu reduzieren, ist das Ziel dieser Arbeit einen DC-Magnetron-Sputter-Prozesses in einer Hochvakuum-Anlage als Alternative zum vorhandenen Prozess in einer Ultrahochvakuumanlage zu etablieren. Letztere dient dabei als Referenz zur Beurteilung der Schichtqualität. Anfangs werden Prozessdruck und das Flussverhältnis von Stickstoff zu Argon bei Raumtemperatur optimiert. Aus der Anlagen-Geometrie ergeben sich Plasmainstabilitäten bereits bei deutlich höheren Drücken als in der UHV-Anlage. Dies limitiert den verfügbaren Parameterraum, sodass auch bei 350°C nur 2/3 der Leitfähigkeit der Referenzschichten erreicht werden. Es wird gezeigt, dass mittels RF-Plasma am Substrat sowohl die Dichte als auch Leitfähigkeit deutlich erhöht werden können. Bei Raumtemperatur sind die Schichten aus der HV-Anlage leitfähiger als die aus der UHV-Anlage. Mit steigender Substrattemperatur gleichen sich die Werte an. Als abschließender Test werden ferroelektrische Kondensatoren mit TiN-Elektroden aus beiden Anlagen untersucht. Vergleichbare Ergebnisse in Kapazitäts- und Polarisationsmessung sowie geringerer Leckstrom bestätigen die Eignung des neuen Prozesses mit RF-Plasma.

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Metadaten
Author:David Tröger
Advisor:Andreas NeidhardtGND, Tony Schenk
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Name:NaMLab gGmbH
Nöthnitzer Str. 64, 01187 Dresden
Date of Publication (online):2018/02/22
Year of first Publication:2014
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2014/02/17
Page Number:58 Seiten, 26 Abb., 5 Tab., 30 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2018/02/22