@misc{GerlichOhsiekKleinetal., author = {Gerlich, Lukas and Ohsiek, Susanne and Klein, Christoph and Geiß, Mario and Friedemann, Michael and K{\"u}cher, Peter and Schmeißer, Dieter}, title = {Interface engineering for the TaN/Ta barrier film deposition process to control Ta-crystal growth}, series = {Microelectronic Engineering}, volume = {Vol. 106}, journal = {Microelectronic Engineering}, doi = {10.1016/j.mee.2013.01.017}, pages = {63 -- 68}, abstract = {As a consequence of device shrinking the resistivity of the widely used TaN/Ta double barrier layer becomes an increasingly important parameter for device speed beyond the 32 nm technology node. In this study we describe the optimization of the deposition of TaN/Ta stacks in such a way that tantalum nitride layer thickness is minimized and tantalum grows in the favorable conducting alpha-phase. In the first part of the study we usedin situ ARXPS to investigate the growth of different tantalum nitride layers on SiO2 and SiOCH as a function of deposition time, nitrogen flow and deposition power. In the second part we analyzed the crystalline phase of a 20 nm thick tantalum layer deposited on top of the same series of tantalum nitride layers characterized in the growth study. The main findings are the appearance of tan-talum carbide and tantalum silicide as interface species for the deposition on SiOCH and only tantalum silicide for the deposition on SiO2. We found that alpha-tantalum grows preferably on tantalum carbide and nitrogen rich intermediate layers whereas silicide at the interface promotes the growth of beta-tantalum. To verify these findings we studied two additional modifications of the interface. A lower bias power for a deposition of tantalum nitride on SiO2 was used to confirm the role of tantalum silicide and a thermal treatment of a thin tantalum layer on SiOCH was applied to confirm the role of tantalum carbide. Finally, the contact resistance in via chains on patterned wafers for four selected processes showed the same trends as the sheet resistance of the corresponding barrier films on blanket wafer experiments.}, language = {en} } @phdthesis{Gerlich, author = {Gerlich, Lukas}, title = {In situ ARXPS Charakterisierung von tantalbasierten Barriereschichten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28485}, pages = {136}, abstract = {Als eine Folge der Miniaturisierung aller integrierten elektrischen Bauteile wird der spezifische Widerstand der TaN/Ta Doppelsperrschichten ein zunehmend wichtiger Parameter f{\"u}r die Schaltgeschwindigkeit beim 32 nm Technologieknoten. In Rahmen dieser Arbeit wird die Optimierung der Abscheidung von TaN/Ta Stapeln durchgef{\"u}hrt, mit dem Ziel die Tantalnitridschichtdicke zu minimieren und das Tantal in der leitf{\"a}higeren alpha-Phase wachsen zu lassen. Im ersten Teil der Studie wurde in situ ARXPS verwendet, um das Wachstum von verschiedenen Tantalnitridschichten auf SiO2 und SiCOH in Abh{\"a}ngigkeit der Abscheidezeit, des Stickstoffflusses und der Abscheideleistung zu untersuchen. Im zweiten Teil wurde die kristalline Phase 20 nm dicken Tantal Schichten abgeschieden auf verschiedenen Tantalnitridschichten, die in der Wachstumsstudie vorgestellt worden sind, untersucht. Die wichtigsten Erkenntnisse sind das Auftreten von Tantalkarbid und Tantalsilizid als Zwischenschichtverbindungen bei der Abscheidung auf SiCOH und nur Tantalsilizid f{\"u}r die Abscheidung auf SiO2. Demzufolge w{\"a}chst alpha-Tantal vorzugsweise auf Tantalkarbid und stickstoffreichen Zwischenschichten, w{\"a}hrend Silizid an der Schnittstelle das Wachstum von beta-Tantal f{\"o}rdert. Um die Ergebnisse zu {\"u}berpr{\"u}fen, wurden zwei weitere Modifikationen des Interfaces untersucht. So wurde eine kleinere Bias-Leistung f{\"u}r eine Abscheidung von Tantalnitrid auf SiO2 benutzt, um die Rolle des Tantalsilizids zu best{\"a}tigen. Außerdem wurde eine thermische Behandlung einer d{\"u}nnen Tantalschicht auf SiCOH durchgef{\"u}hrt, um die Rolle des Tantalkarbids zu best{\"a}tigen. Schließlich ergab die Kontaktwiderstandsmessung in Viaketten auf strukturierten Wafern f{\"u}r vier ausgew{\"a}hlte Prozesse tendenziell den gleichen Verlauf wie die Schichtwiderstandsergebnisse der entsprechenden Barrierenaufbauten der Experimente auf blanken Testwafern.}, language = {de} }