Photonenaktivierte Reinigungs-und Oxidationsprozesse für die NanoelektronikAndreas Aßmuth
Taschenbuch
Diese Arbeit beschäftigt sich mit photonenaktivierten Reinigungs- und Oxidationsprozessen für die Nanoelektronik, bei denen ein thermisches Budget von T = (700 . . . 750) _ C nicht überschritten wird. Dieser Temperaturbereich stellt eine kritische Obergrenze dar, ab der die Diffusion von Dotierstoffatomen sowie der mechanische Stress zwischen Schichten eine Herstellung von siliziumbasierten Halbleiterbauelementen mit Strukturgrößen < 20nm stark erschweren. In der gegenwärtigen industriellen Produktion werden noch Prozessschritte eingesetzt, die dieses Temperaturlimit weit überschreiten. Eine drastische Reduzierung der Prozesstemperatur ist jedoch in Zukunft unumgänglich. Als besonders kritische Prozesse in dieser Hinsicht sind das Ausheilen und Aktivieren nach einer Ionenimplantation, die thermische Oxidation, Annealing-Schritte für alternative Dielektrika und besonders in situ Reinigungsverfahren anzuführen. Den zuletzt genannten fällt dabei besondere Bedeutung zu - immer wenn die Substrate während der Fertigung der Umgebungsluft ausgesetzt werden, führt dies zur sofortigen Bildung einer natürlichen Oxidschicht und einer starken Kontamination durch adsorbierte Kohlenwasserstoffe an der Oberfläche. Diese Verunreinigungen müssen deshalb vor jedem Prozess in den jeweiligen Anlagen zunächst entfernt werden. Nach einer Analyse veröffentlichter Niedertemperaturprozesse, wird in dieser Arbeit ein Anlagenkonzept vorgestellt, bei dem der Strahl eines Excimerlasers parallel zur Substratoberfläche geführt wird. Die Photonen dienen der Fragmentierung gasförmiger Prekursoren, eine Anregung des Wafers durch den Laser wird bewusst vermieden, um Schädigungen der Oberfläche a priori auszuschließen. Dadurch können im Vergleich zu einer direkten Bestrahlung des Substrats Photoenergie und Temperatur entkoppelt werden.
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