Beiträge zur Technologieentwicklung für die Erzeugung von Airgap-Strukturen in Metallisierungssystemen in integrierten Schaltkreisen

Inhaltsverzeichnis

• Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole
• 1 Einleitung
• 2 Leitbahnsysteme der Mikroelektronik
  • 2.1 Das RC -Produkt
  • 2.2 Low-k, Ultra low-k (ULK) und Extreme low-k (ELK) Materialien
    • 2.2.1 Definition
    • 2.2.2 Ansätze
      • 2.2.2.1 Reduktion der dielektrischen Polarisierbarkeit
      • 2.2.2.2 Reduktion der Dichte
    • 2.2.3 Verfügbare Materialien der Klassifizierung low-k und ULK
    • 2.2.4 Integrationsfähigkeit
  • 2.3 Airgap-Strukturen
    • 2.3.1 Ansätze und Entwicklungsstand von Airgap-Technologien
      • 2.3.1.1 Erzeugung durch Schichtabscheidung
      • 2.3.1.2 Erzeugung durch Entfernen eines Opfermaterials
• 3 Entwickelte technologische Konzepte zur Erzeugung von Airgaps
  • 3.1 Ausgangspunkt und Ziele
  • 3.2 Airgap mittels Maske-Technologie
  • 3.3 Airgap mittels Spacer -Technologie
  • 3.4 Diskussion der Airgap-Ansätze Maske und Spacer
• 4 Technologische Einzelprozesse zur Herstellung der Airgaps
  • 4.1 PECVD-Abscheidung dielektrischer Schichten
  • 4.2 Lithografie und Lackentfernung (PLE)
  • 4.3 Plasmachemisches Ätzen (RIE)
  • 4.4 Metallisierung
    • 4.4.1 Barriereabscheidung
    • 4.4.2 Kupferabscheidung
  • 4.5 Chemisch-Mechanisches Polieren (CMP)
  • 4.6 Nasschemisches Ätzen von SiO2-Schichten
  • 4.7 Prozessoptimierung
• 5 Präparation vollständiger Airgaps
  • 5.1 Technologische Prozessabfolge
    • 5.1.1 Airgap mittels Spacer - Technologie
    • 5.1.2 Airgap mittels Maske - Technologie
  • 5.2 Integrationsaspekte
• 6 Charakterisierung
  • 6.1 Die Finite-Element-Methode (FEM)
  • 6.2 Elektrische Charakterisierung
  • 6.3 Thermische Charakterisierung
  • 6.4 FEM-Simulation des mechanischen Verhaltens von Airgaps

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Evaluierung zweier neuartiger Technologien zur Erzeugung von Airgap-Strukturen in Metallisierungssystemen integrierter Schaltkreise. Die Hauptziele sind die konventionelle Prozessierung, die Skalierbarkeit der Technologien, der Einsatz in dichtest gepackten Ebenen und die selektive Airgap-Erzeugung.

• Entwicklung von Airgap-Technologien
• Elektrische Charakterisierung der Airgap-Strukturen
• Thermische Modellierung und Simulation von Leitbahnsystemen
• Mechanische Simulation des Verhaltens der Airgap-Strukturen
• Bewertung der Integrationsfähigkeit der entwickelten Technologien

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 2 beschreibt Leitbahnsysteme, das RC-Produkt und low-k Materialien, einschließlich der Airgap-Ansätze. Kapitel 3 stellt die entwickelten Konzepte "Maske" und "Spacer" vor. Kapitel 4 erläutert die Einzelprozesse (PECVD, Lithografie, Ätzen, Metallisierung, CMP). Kapitel 5 dokumentiert die Präparation der Airgaps und Integrationsaspekte (CMP, Wechselwirkungen mit HF). Kapitel 6 beschreibt die Charakterisierung (elektrische Kapazität, Leckstrom, thermisches Verhalten, mechanische Simulationen).

Schlüsselwörter

Air Gap, Low-k, Opfermaterial, PECVD, SiC:H, Fluorwasserstoffsäure, Spacer, FEM-Simulation, Technologie, Metallisierung, Damascene, Halbleitertechnologie, Signalverzögerung, keff , hybride Integration, Verdrahtung, Leitbahnsystem.