Untersuchungen zur Anwendbarkeit;Ruthenium-basierter Schichten für die Verdrahtung;integrierter Schaltkreise

Die vorliegende Arbeit widmet sich einer Problemstellung, welche in Cu-Damaszenstrukturen mit einer Verjüngung der Cu-Leitbahnen auf weniger als 50 nm einhergeht, dadurch gekennzeichnet, dass das konventionelle Dreischichtsystem TaN/Ta/Cu an die Grenzen seiner Skalierbarkeit und Elektromigrationsbeständigkeit stößt. Ziel der Arbeit ist das Finden einer Alternative zu TaN/Ta/Cu. Der hier verfolgte Lösungsansatz besteht in der Verwendung von Ru-basierten Schichten als neuartige Cu-Diffusionsbarriere-, Haftvermittler- und Cu-Keimschicht, sowohl auf PVD- als auch auf ALD-Basis. Neben elementaren Ru-Schichten werden verschiedene Mischschichten entwickelt und charakterisiert, die beigemischte Elemente wie Ta, W, Mn, N und C enthalten. Die in der Dissertation dargelegten Untersuchungen bewerten verschiedene Ru-(Misch)Schichten hinsichtlich ihrer Eignung als Cu-/O2-Diffusionsbarriere, Haftvermittler und/oder Keimschicht für die galvanische Cu-Beschichtung, bzw. die Abscheideverfahren hinsichtlich ihrer Schichteigenschaften und Wechselwirkung mit unterliegenden Schichten in Cu-Metallisierungen. Dabei werden sowohl analytische Methoden wie TEM, XPS, ToF-SIMS etc. angewandt, als auch elektrische Verfahren wie BTS und TVS. Abschließend erfolgt eine Einschätzung zum Anwendungspotential der Ru-Schichten, mit Blick auf wesentliche Qualitätsmerkmale eines Barriere-/Haftvermittler-/Keimschichtsystems für die Cu-Verdrahtung moderner integrierter Schaltkreise.