Atomic Layer Processing
Gefördert von: SAB (Projekt-Nr.: 100319818)
Laufzeit: 01.10.2018 – 30.09.2021
Teilnehmer:
- TU Dresden, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik (IHM)
- Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien
- FHR Anlagenbau GmbH
- SEMPA SYSTEMS GmbH
- FAP GmbH Dresden
Ziel des Projektes ist neben der Entwicklung von Prozessen im Bereich weniger Atomlagen auf der Basis der Atomlagenabscheidung (ALD) und des Atomlagenätzens (ALE) auch der Aufbau von Kompetenz zur Prozess- und Materialcharakterisierung im Bereich der Nanotechnologie speziell für diese Techniken.
In situ Spektroskopische Ellipsometrie: Zyklische Abnahme der optischen Aluminiumoxid-Schichtdicke aufgetragen über der Zyklenanzahl
Die Arbeit am Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik umfasst die Untersuchung thermischer ALE-Prozesse zum Ätzen vorher durch ALD hergestellter Al2O3 Schichten. Thermische ALE (thALE) ist eine neuartige Möglichkeit Materialien mit atomarer Präzision isotrop zu ätzen. Durch geeignete Wahl der Ätzmittel und Prozessparameter kann die thermische ALE zur selektiven Strukturierung von Nanostrukturen eingesetzt werden. Die thALE von Al2O3 wird am IHM mit Trimethylaluminium (TMA) und Fluorwasserstoff (HF) (in Pyridin gelöst) als Reaktanten durchgeführt. Dazu gehören umfassende Untersuchungen zur Oberflächechemie und der Prozessführung. Für die Forschungsarbeiten steht eine ALD-Cluster-Anlage mit zwei ALD-Prozesskammern zur Verfügung. Diese Anlage ist direkt mit einer Analytikkammer verbunden, in der ohne Vakuumunterbrechung Röntgen-angeregte Photoelektronenspektroskopie (XPS) und verschiedene Arten der Rastersondenmikroskopie, wie Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rastertunnelmikroskopie (STM), durchgeführt werden können. Darüber hinaus stehen Messtechniken wie Quarzkristall-Mikrowaagen (QCM), Quadrupol-Massenspektrometrie (QMS) und die Spektroskopische Ellipsometrie (SE) zur Verfügung, die in Echtzeit in situ-Informationen über die entsprechenden Wachstumsprozesse zu liefern (siehe Abbildung). Neben der Entwicklung und Untersuchung der Prozesse für die thermische ALD und ALE von Al2O3 wird die Charakterisierung und Modifikation der Al2O3-Oberfläche in Abhängigkeit vom Ätzregime untersucht. Mittels in vacuo XPS- und AFM-Messungen wird den Schichtabtrag und die Schichtzusammensetzung auf verschiedenen Substraten (Si, SiO2, SiCOH, …) analysiert. Außerdem können diese Untersuchungen Auskünfte über die Wechselwirkung zwischen Substrat und ALE Prozess geben.