Lead


Lay summary
LeadAbscheideprozesse an Kupfer/Elektrolyt-Grenzflächen spielen eine zentrale Rolle in der modernen Halbleitertechnologie. Additivkontrolliertes Kupferplating wird hier zur Herstellung von Leiterbahnarchitekturen verwendet. Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, den Wirkungsmechanismus von Additiven für den sogenannten Damascene-Prozess auf molekularer Ebene aufzuklären. HintergrundAbscheideprozesse aus wässrigen Elektrolytlösungen, die lokal unterschiedliche Depositionsraten auf einem Substrat erfordern, werden in der Regel durch das Wechselspiel von verschiedenen organischen und anorganischen Additiven gesteuert, die im Verlauf des Abscheideprozesses entweder mit der Substratoberfläche selbst oder den Intermediaten des Abscheidevorgangs interagieren, um so lokal die lokalen Reaktionsraten zu beeinflussen. Die hierfür notwendigen Unterschiede in der lokalen Additivkonzentration werden auf der Substratoberfläche durch die Transport- Adsorptionsgeschwindigkeit der verschiedenen Additive reguliert. Prominentes Beispiel hierfür ist der sogenannte Damascene-Prozess, mit dessen Hilfe Leiterbahnarchitekturen durch einen elektrochemischen Abscheideprozess mit Kupfer gefüllt werden (Kupfertechnologie). Die kleinsten zu füllenden Leiterbahnstrukturen erreichen dabei Durchmesser von nunmehr nur noch 30 Nanometern. Ein atomistisches Verständnis der zeitabhängigen synergistischen und antagonistischen Wechselwirkungen von Additiven mit der Kupferoberfläche unter reaktiven Bedingungen fehlt bislang. Das ZielDas Projekt hat zum Ziel, die Wechselwirkung von sogenannten Beschleuniger- und Suppressoradditiven mit einkristallinen Modelloberflächen unter reaktiven Bedingungen auf einer atomaren bzw. molekularen Ebene zu verstehen. Zur strukturellen Charakterisierung der Kupfer/Elektrolyt-Grenzflächen kommen hierfür moderne Rastersondenmethoden wie der in-situ Rastertunnelmikroskopie (STM), die Einblicke in die lokale Struktur der Substratoberfläche liefert, sowie in-situ Röntgenbeugungsmethoden zum Einsatz. Beide Methoden sollen im Rahmen dieses Projektes hinsichtlich ihrer zeitlichen Auflösung optimiert werden (Hochgeschwindigkeits-STM). BedeutungErkenntnisse zum atomistischen Mechanismus der Additivwechselwirkung mit der Kupfersubstratoberfläche sollen dazu beitragen, neue, leistungsfähigere Additive zu entwickeln, die in Zukunft in der Hableiterindustrie Verwendung finden. Dieses grundlagenorientierte Projekt ergänzt existierende Kooperationen des Hauptgesuchstellers mit der BASF-AG, in denen die Additivwirkung auf realen Waferoberflächen, relevant für die zukünftigen 32- und 22nm-Technologien, charakterisiert werden.