Entwicklung von Hafniumoxid ALD-Prozessen mit alternativen Oxidationsmitteln

Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung in der CMOS-Technologie ist die Optimierung bestehender Prozesse und die Integration neuer Materialen sowie Herstellungsverfahren der Schlüssel zu höherer Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz der Mikrochips. Gegenstanddieser Bachelorarbeit ist Hafniumoxid, was als dielektrische Schicht in aktuellen und zukünftigen Transistorgenerationen eingesetzt wird. In der vorliegenden Arbeit wurden die alternativen Oxidationsmittel Dry Peroxide TM (H2O2)und Ethanol (C2H6O) in Verbindung mit dem Metallpräkursor HfCl4 für die thermische Atomlagenabscheidung von HfO2 getestet. Die HfO2-Schichten entstanden auf 300 mm Siliciumwafern in einem für die industrielle Fertigung geeignetem ALD-Reaktor. Es konnte für beide ALD-Prozesse das typische selbstbegrenzte Schichtwachstum für Abscheidetemperaturenzwischen 200 °C und 300 °C nachgewiesen werden. Neben dem Wachstumsverhalten in diesem Temperaturfenster wurden auch die Auswirkungen der Oxidationsmittelauf die Materialeigenschaften mittels XPS und XRR untersucht. Um die Neuentwicklung dieser ALD-Prozesse bzw. die entstanden HfO2-Schichten zu bewerten, wurden vergleichbare Daten der bereits umfassend erforschten HfCl4 basierten ALD-Prozesse (HfCl4 / H2O undHfCl4/ O3) generiert.