Copper Oxide Films Grown by Atomic Layer Deposition from Bis(tri-n-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate on Ta, TaN, Ru, and SiO2

Medientyp: E-Artikel

Titel: Copper Oxide Films Grown by Atomic Layer Deposition from Bis(tri-n-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate on Ta, TaN, Ru, and SiO2

Weitere Titel: Atomlagenabscheidung von Kupferoxidschichten auf Ta, TaN, Ru und SiO2 ausgehend von Bis(tri-n-butylphosphan)kupfer(I)acetylacetonat

Beteiligte: Waechtler, Thomas [VerfasserIn]; Oswald, Steffen [VerfasserIn]; Roth, Nina [VerfasserIn]; Jakob, Alexander [VerfasserIn]; Lang, Heinrich [VerfasserIn]; Ecke, Ramona [VerfasserIn]; Schulz, Stefan E. [VerfasserIn]; Gessner, Thomas [VerfasserIn]; Moskvinova, Anastasia [VerfasserIn]; Schulze, Steffen [VerfasserIn]; Hietschold, Michael [VerfasserIn]

Erschienen: Chemnitz : Technische Universität Chemnitz, [2009]
Chemnitz : Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW), Dresden, [2009]
Chemnitz : Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme (ENAS), Chemnitz, [2009]
Chemnitz : The Electrochemical Society, Inc. (ECS), [2009]

Sprache: Englisch

DOI: 10.1149/1.3110842

ISSN: 0013-4651

Schlagwörter: Interconnect ; Elektronenbeugung ; Spectroscopic ellipsometry ; Electron diffraction ; engineering-process ; Beta-Diketonate ; ULSI ; Vapor Pressure ; Diffusionsbarriere ; Electron energy loss spectroscopy (EELS) ; Atomic Layer Deposition (ALD) ; Chemie und Pharmazie ; Technik ; Siliciumdioxid ; X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ; Copper Oxide ; Rasterelektronenmikroskop ; Tantalum Nitride ; Transmission electron microscopy (TEM) ; Elektronen-Energieverlustspektroskopie ; Tantal ; Diffusion Barrier ; Atomic force microscopy (AFM) ; Physik ; [...]

Entstehung:

Anmerkungen: URL: http://dx.doi.org/10.1149/1.3110842 DOI: 10.1149/1.3110842
Quelle: Journal of The Electrochemical Society, Vol. 156, No. 6, pp. H453-H459 (2009); Digital Object Identifier (DOI): 10.1149/1.3110842

Beschreibung: The thermal atomic layer deposition (ALD) of copper oxide films from the non-fluorinated yet liquid precursor bis(tri-<it>n</it>-butylphosphane)copper(I)acetylacetonate, [(<it>n</it>Bu3P)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-<it>n</it>-butylphosphan)kupfer(I)acetylacetonat, [(<it>n</it>Bu3P)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.

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