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High-performance giant magnetoresistive sensorics on flexible Si membranes
We fabricate high-performance giant magnetoresistive (GMR) sensorics on Si wafers, which are subsequently thinned down to 100 ÎŒm or 50âÎŒm to realize mechanically flexible sensing elements. The performance of the GMR sensors upon bending is determined by the thickness of the Si membrane. Thus, bending radii down to 15.5âmm and 6.8âmm are achieved for the devices on 100âÎŒm and 50âÎŒm Si supports, respectively. The GMR magnitude remains unchanged at the level of (15.3â±â0.4)% independent of the support thickness and bending radius. However, a progressive broadening of the GMR curve is observed associated with the magnetostriction of the containing Ni81Fe19 alloy, which is induced by the tensile bending strain generated on the surface of the Si membrane. An effective magnetostriction value of λsâ=â1.7âĂâ10â6 is estimated for the GMR stack. Cyclic bending experiments showed excellent reproducibility of the GMR curves during 100 bending cycles
Abscheidung (CVD) und Charakterisierung W-basierter Diffusionsbarrieren fĂŒr die Kupfermetallisierung
Die Arbeit beschreibt die Entwicklung von
plasmaunterstĂŒtzten CVD-Prozessen zur Abscheidung
ultradĂŒnner (≤10 nm) wolframbasierter
Diffusionsbarrieren fĂŒr die Kupfermetallisierung
in
integrierten Schaltkreisen. Es wird ein
PECVD-Prozess mit der Gaschemie WF6/N2/H2/(Ar)
vorgestellt, mit dem amorphe und leitfÀhige
WNx-Schichten abgeschieden werden. Dabei wird der
Prozess umfassend charakterisiert (z.B. Rate,
HomogentitĂ€t, Kantenbedeckung) und die EinflĂŒsse
von ParameterÀnderungen (besonders
Gasflussvariationen) auf die Schichteigenschaften
untersucht. AusgewÀhlte Schichtzusammensetzungen,
welche den Barriereanforderungen hinsichtlich
geringen elektrischen Widerstandes und sehr guter
HomogenitĂ€t ĂŒber den Wafer entsprachen, wurden im
fĂŒr den praktischen Einsatz relevanten
Schichtdickenbereich von 10 nm eingehender
untersucht. Dies erfolgte einerseits
mikrostrukturell mit GI-XRD, GDOES und TEM zu
Schichtzusammensetzung, Kristallisationsverhalten
und SchichtstabilitÀt unter WÀrmebehandlung in
verschiedenen Medien in direktem Kontakt zu
Kupfer. Zudem erfolgte die Beurteilung der
Diffusionswirkung der WNx-Schichten mit
elektrischen Messverfahren (CV, TVS) ĂŒber
MIS-Strukturen.
Auf Grundlage des WNx-Prozesses wird durch Zugabe
von Silan zur Prozessgaschemie die Möglichkeit
der Abscheidung einer ternÀren Zusammensetzung
WSiN untersucht. Es erfolgt eine ausfĂŒhrliche
Auswertung der Literatur zu verschiedenen
WSiN-Abscheideprozessen und eine Wertung der
beschriebenen ternÀren Zusammensetzung in Bezug
auf geringen elektrischen Widerstand und
thermischer StabilitÀt. Mit den daraus gewonnenen
Erkenntnissen kann ein ternÀrer
Zusammensetzungsbereich von Me-Si-N eingegrenzt
werden, der sowohl amorphe Mikrostruktur,
niedrigen elektrischen Widerstand und hohe
thermische StabilitÀt garantiert. Der entwickelte
PECVD-Prozess mit Silan fĂŒhrte zu einer
Si-stabilisierten WNx-Schicht mit nur geringfĂŒgig
höherer
thermischer StabilitÀt aber deutlich höheren
elektrischen Widerstand. Es wird die Frage
diskutiert, ob die Entwicklung einer amorphen
ternÀren Verbindung mit höherer thermischer
StabilitÀt aber zu Lasten des elektrischen
Widerstandes notwendig ist, wenn fĂŒr das
Stoffsystem schon eine amorphe binÀre
Zusammensetzung existiert, die die Anforderungen
einer Diffusionsbarriere hinsichtlich hoher
LeitfÀhigkeit und ausreichend hoher thermischer
StabilitĂ€t erfĂŒllt
Requirements and challenges on an alternative indirect integration regime of low-k materials
An alternative indirect integration regime of porous low-k materials was investigated. Based on a single Damascene structure the intra level dielectric SiO2 or damaged ULK was removed by using HF:H2O solutions to create free standing metal lines. The free spaces between the metal lines were refilled with a spin-on process of a low-k material. The persistence of barrier materials and copper against HF solutions, the gap fill behavior of the used spin on glass on different structure sizes and the main challenges which have to solve in the future are shown in this study
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On the relationship between SiF4plasma species and sample properties in ultra low-k etching processes
The temporal behavior of the molecular etching product SiF4 in fluorocarbon-based plasmas used for the dry etching of ultra low-k (ULK) materials has been brought into connection with the polymer deposition on the surface during plasma treatment within the scope of this work. For this purpose, time-resolved measurements of the density of SiF4 have been performed by quantum cascade laser absorption spectroscopy. A quantification of the non-linear time dependence was achieved by its characterization via a time constant of the decreasing SiF4 density over the process time. The time constant predicts how fast the stationary SiF4 density is reached. The higher the time constant is, the thicker the polymer film on top of the treated ultra low-k surface. A correlation between the time constant and the ULK damage was also found. ULK damage and polymer deposition were proven by Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry and X-ray Photoelectron Spectroscopy. In summary, the observed decay of the etching product concentration over process time is caused by the suppressed desorption of the SiF4 molecules due to a more dominant adsorption of polymers. © 2020 Author(s)
Thermal kinetics of free volume in porous spin-on dielectrics: exploring the network- and pore-properties
Data to ULK-kinetics by Positron annihilation spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscop
Copper Oxide Films Grown by Atomic Layer Deposition from Bis(tri-n-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate on Ta, TaN, Ru, and SiO2
The thermal atomic layer deposition (ALD) of
copper oxide films from the non-fluorinated yet
liquid precursor
bis(tri-n-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate,
[(nBu3P)2Cu(acac)],
and wet O2 on Ta, TaN, Ru and SiO2
substrates at temperatures of < 160°C is
reported. Typical temperature-independent
growth was observed at least up to 125°C with
a growth-per-cycle of ~ 0.1 Å for the metallic
substrates and an ALD window extending down to
100°C for Ru. On SiO2 and TaN the ALD window
was observed between 110 and 125°C, with
saturated growth shown on TaN still at 135°C.
Precursor self-decomposition in a chemical
vapor deposition mode led to bi-modal growth
on Ta, resulting in the parallel formation of
continuous films and isolated clusters. This
effect was not observed on TaN up to about
130°C and neither on Ru or SiO2 for any
processing temperature. The degree of
nitridation of the tantalum nitride underlayers
considerably influenced the film growth. With
excellent adhesion of the ALD films on all
substrates studied, the results are a promising
basis for Cu seed layer ALD applicable to
electrochemical Cu metallization in interconnects
of ultralarge-scale integrated circuits.
© 2009 The Electrochemical Society. All rights reserved. Es wird die thermische Atomlagenabscheidung
(ALD) von Kupferoxidschichten, ausgehend von
der unfluorierten, flüssigen Vorstufenverbindung
Bis(tri-n-butylphosphan)kupfer(I)acetylacetonat,
[(nBu3P)2Cu(acac)],
sowie feuchtem Sauerstoff,
auf Ta-, TaN-, Ru- und SiO2-Substraten bei
Temperaturen < 160°C berichtet. Typisches
temperaturunabhängiges Wachstum wurde zumindest
bis 125°C beobachtet.
Damit verbunden wurde für
die metallischen Substrate ein Zyklenwachstum
von ca. 0.1 Å erzielt sowie ein ALD-Fenster,
das für Ru bis zu einer Temperatur von 100°C
reicht. Auf SiO2 und TaN wurde das
ALD-Fenster
zwischen 110 und 125°C beobachtet, wobei auch
bei 135°C noch gesättigtes Wachstum auf TaN
gezeigt werden konnte. Die selbständige
Zersetzung des Precursors ähnlich der chemischen
Gasphasenabscheidung führte zu einem bimodalen
Schichtwachstum auf Ta, wodurch gleichzeitig
geschlossene Schichten und voneinander isolierte
Cluster gebildet wurden. Dieser Effekt wurde auf
TaN bis zu einer Temperatur von 130°C nicht
beobachtet. Ebensowenig trat er im untersuchten
Temperaturbereich auf Ru oder SiO2 auf. Der
Nitrierungsgrad der TaN-Schichten beeinflusste
hierbei das Schichtwachstum stark. Mit einer
sehr guten Haftung der ALD-Schichten auf allen
untersuchten Substratmaterialien erscheinen die
Ergebnisse vielversprechend für die ALD von
Kupferstartschichten, die für die
elektrochemische Kupfermetallisierung in
Leitbahnsystemen ultrahochintegrierter
Schaltkreise anwendbar sind
Evaluation of Phosphite and Phosphane Stabilized Copper(I) Trifluoroacetates as Precursors for the Metal-Organic Chemical Vapor Deposition of Copper
Copper has become the material of choice
for metallization of high-performance
ultra-large scale integrated circuits.
As the feature size is
continuously decreasing, metal-organic
chemical vapor deposition (MOCVD) appears
promising for depositing the Cu seed
layer required for electroplating, as well
as for filling entire interconnect structures.
In this work, four novel organophosphane
and organophosphite Cu(I) trifluoroacetates
were
studied as precursors for Cu MOCVD. Details
are reported on CVD results obtained with
Tris(tri-n-butylphosphane)copper(I)trifluoroacetate,
(nBu3P)3CuO2CCF3.
Solutions of this
precursor with acetonitrile and isopropanol
were used for deposition experiments
on 100 mm Si wafers sputter-coated with Cu,
Cu/TiN, and Al(2 % Si)/W. Experiments
were carried out in a cold-wall reactor at
a pressure of 0.7 mbar, using a
liquid delivery approach for precursor dosage.
On Cu seed layers, continuous films were
obtained at low deposition rates (0.5 to
1 nm/min). At temperatures above 320°C,
hole formation in the Cu films was observed.
Deposition on TiN led to the formation of
single copper particles and etching of the
TiN, whereas isolating aluminum oxyfluoride
was formed after deposition on Al(Si)/W. It
is concluded that the formation of CF3
radicals during decarboxylation has a
negative effect on the deposition results.
Furthermore, the precursor chemistry needs
to be improved for a higher volatility of
the complex