Atomaire laag depositie van ruthenium voor de micro-elektronica

Groep: CoCooN

Promotor: Jolien Dendooven, Christophe Detavernier

Begeleiding: Matthias Minjauw

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contact-gegevens opvragen door op de naam te klikken)

Binnen de nano- en micro-elektronica is ruthenium een interessant materiaal door haar specifieke fysische eigenschappen. Zo vormt ze dankzij haar grote werkfunctie (>4.7 eV), lage resistiviteit (7 μΩ.cm), goede thermische stabiliteit en geleidend oxide (RuO2) een geschikte kandidaat als elektrode in de condensator van DRAM geheugencomponenten. Verder is het gekend dat koper goed hecht op ruthenium, en de thermodynamische stabiliteit en “wetting” van Cu op Ru zeer goed is, zodat dunne Ru lagen uitermate geschikt zijn als ‘seed layers’ in interconnect structuren (Figuur 1).

In deze scriptie zal onderzoek gedaan worden naar Atomic Layer Deposition (ALD) van ruthenium. ALD maakt het mogelijk om op complexe oppervlakken op een zeer gecontroleerde manier ultradunne en conforme lagen af te zetten. ALD maakt hiervoor gebruik van zelf-gelimiteerde chemische reacties die optreden tussen gassen en een verwarmd substraat. Het ALD-proces dat zal onderzocht worden in deze scriptie werd in ons labo ontwikkeld, en maakt gebruik van de RuO4-precursor (ToRuS, Air Liquide) in combinatie met H2-gas of H2-plasma als reactant.

Het is de bedoeling van deze thesis om meer inzicht te verwerven in het reactie-mechanisme tijdens Ru ALD door gebruik te maken van in vacuo X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), een techniek die recent geïmplementeerd werd in ons labo (Figuur 2). XPS is een techniek die toelaat om de chemische toestand van een oppervlak te bestuderen. Door een vacuüm koppeling met de ALD-reactor te maken kan men dan tijdens het proces de chemische toestand van het oppervlak, en dus zo het reactiemechanisme, onderzoeken. Naast in vacuo XPS zullen ook in situ technieken zoals spectroscopische ellipsometrie, massaspectroscopie en optische emissiespectroscopie gebruikt worden om het reactiemechanisme te onderzoeken. Op die manier resulteert deze scriptie in heel wat ervaring met het vervaardigen en karakteriseren van dunne lagen.

1718Co07.png