Precursorchemie von HfN, TaN, WNx und ähnlichen Metallnitriden in MOCVD und ALD-Prozessen für Gate-Metallisierungs- und Diffusions-Grenzschichten für CMOS-Bauteile

• Antragsteller: Professor Dr. Roland A. Fischer
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5449780

Es gibt wichtige und noch ungelöste Integrationsprobleme auf dem Gebiet der high k Materialien für die CMOS Technologie. Geeignete Kombinationen von high k gate dielectics und gateMetallisierungen müssen entwickelt und in bestehende Produktionsprozesse integriert werden. Übergangsmetallnitride der Gruppen 4, 5 und 6, insbesondere (Ti,Hf)N, (Nb,Ta)N und (Mo,W)Nsind vielversprechende Kandidaten für ultradünne (nanoscale) Metallisierungs- und Diffusions-Grenzschichten (z.B. für Kupfer) aufgrund ihrer chemischen Inertheit, ihres geringen Widerstands,hohen Schmelzpunkte, hohen Dichten und einfachen (trockenes) Ätzens. Obwohl als Schlüsselverfahren für die Herstellung dieser Nitridschichten MOCVD und ALD (Atomic LayerDeposition) etabliert sind, fehlt noch immer eine vertieftes molekulares Verständnis der zugrunde liegenden Precursorchemie und damit chemische Möglichkeiten der Optimierung, obwohl dieszur Lösung der Integrationsprobleme notwendig ist. Im Projekt wird die einschlägige Precursorchemie mit Schwerpunkt auf ALD und die Wechselwirkung bekannter Precursor mit relevanten N-Quellen (Ammonia- und Hydrazin-Derivate) untersucht. Neue Precursoren sollen entwickelt werden, die maßgeschneiderte, gemischte (heteroleptische) Ligandensphären aufweisen, die sich aus Alkylimodo/amido-Liganden mit Hydrazid-, Azid- und im Besonderen mit b-Diketiminato- und Guadinidato-Gruppen zusammensetzen. Die besten neuen Precursor und Precursorverbindungenwerden für MOCVD und ALD von MN Phasen mit einem kommerziellen AIX 200 RF und einem ASM F120 Reaktor eingesetzt. CMOS Testbauteile werden in Zusammenarbeit mit den Partnern in Erlangen hergestellt und ihre elektrischen Eigenschaften werden charakterisiert.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1119: Anorganische Materialien durch Gasphasensynthese: Interdisziplinäre Ansätze zu Entwicklung, Verständnis und Kontrolle von CVD-Verfahren
• Beteiligte Personen: Dr.-Ing. Anton Bauer; Professor Dr. Lothar Frey (†); Professor Dr.-Ing. Heiner Ryssel