Entwicklung Von Verfahren Zur Atomlagenabscheidung Von Leitfahigen Tantalnitrid-Basierten Dunnschichten

Die fortschreitende Miniaturisierung in der Halbleitertechnik fhrt insbesondere bei der Herstellung von dynamischen Halbleiterspeichern zu einer starken Zunahme der Aspektverhltnisse innerhalb von Speicherkondensatoren. Daraus folgend kommt es hier bei der Abscheidung von Elektroden und Dielektrika zu sehr hohen Anforderungen an die Kantenbedeckung, was die Atomlagenabscheidung (ALD) mit ihrem zyklischen selbstlimitierten Monolagenwachstum fr diese Anwendung prdestiniert. Vor diesem Hintergrund befasst sich diese Arbeit mit der Entwicklung von ALD-Verfahren zur konformen Beschichtung von Grabenstrukturen mit Tantalnitrid-basierten Elektrodenmaterialien. Dabei wird ein metallorganischer Tantal-Prkursor verwendet, der sich durch seinen flssigen Aggregatzustand und die Abwesenheit von korrosiven Reaktionsprodukten auszeichnet.

Theoretische Betrachtungen zum Tantal-Kohlenstoff-Stickstoff-Phasensystem und zum aktuellen Stand der Technik auf dem Gebiet der thermischen und der plasmaaktivierten ALD von Tantalnitrid, Tantalcarbid und Tantalcarbonitrid zeigen auf, dass mit den aktuell kommerziell verfgbaren metallorganischen Tantal-Prkursoren ohne Plasmauntersttzung und Temperaturbehandlungen nur amorphe Schichten mit geringer Dichte und starker Oxidationsneigung hergestellt werden knnen. Die in dieser Arbeit durchgefhrten quantenchemische Simulationen nach der Dichtefunktionaltheorie liefern hier potentielle Ursachen dieses Verhaltens.

Auf Basis der theoretischen Betrachtungen erfolgten in einer ersten Entwicklungsrichtung Experimente zur ALD mit Plasmaaktivierung. In einem zweiten experimentellen Ansatz wurde die thermische ALD mit ausgewhlten nachtrglichen In-situ-Temperaturbehandlungen kombiniert. Beide Entwicklungsrichtungen resultieren ALD-basierte Verfahren zur Herstellung von Tantalnitrid-basierten Dnnschichtelektroden mit hoher Resistenz gegen Oxidation an Luft, hoher Dichte sowie niedrigem spezifischen elektrischen Widerstand. Dabei zeichnet sich