Cu/Mn contacts and interconnects, diffuzion barrier, felf-forming nanolayers
Discipline
Material Science and Technology (electronics) (Council of Physical Sciences)
80 %
Material Science and Technology (physics) (Council of Physical Sciences)
20 %
Ortelius classification: CMOS technology
Panel
Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent
MTA Research Institute for Technical Physics and Materials Science
Participants
Czigány, Zsolt Lábár, János Menyhárd, Miklós Misják, Fanni Pécz, Béla
Starting date
2010-03-01
Closing date
2014-02-28
Funding (in million HUF)
9.923
FTE (full time equivalent)
6.61
state
closed project
Summary in Hungarian
A tervezett projekt célja, hogy az önszerveződéssel létrejövő határfelületi rétegek kialakulásának atomi mechanizmusait és kinetikáját feltárja, hogy ezzel az ilyen típusú rétegek technológiai alkalmazásának tudományos hátterét megalapozza. A kutatáshoz modellrendszerként a Cu-Mn-SiO2 rendszert választottuk annak a CMOS technológiában való ígéretes alkalmazási lehetőségei miatt. Az intergrált áramkörök fejlesztésénél az egyre kisebb méretekre törekvés nagy kihívást jelent az ipar számára. Megoldandó problémaként jelentkezik, hogy a tranzisztorok között összekötő vezetékként alkalmazott réz ne diffundáljon a dielektrikumba. Ezt a hagyományos eljárások során diffúziós barrier alkalmazásával próbálják megelőzni. A méretek csökkentésével azonban a diffúziós barrier vastagságát is csökkenteni kell, ami előállítási nehézségeket von maga után. A project legfontosabb várható eredményei a rendszerben lejátszódó fizikai és kémiai mechanizmusok megértése, amelyek a barrier réteg önszerveződő módon való kialakulására vezethetnek. Ez magában foglalja a SiO2–ra növesztett Cu-Mn vékonyrétegrendszer lehetséges fázisainak, a megfelelő szerkezeteknek és morfológiáknak a feltérképezését és azonosítását. További feladat a kialalkuló barrier réteg diffúziós tulajdonságainak mérése és a vastagságtól, összetételtől és szerkezettől való függésének meghatározása.
Summary
The scope of the project is to substantially contribute to the basic knowledge of atomic mechanisms and kinetics of self organized interfacial layer formation in order to facilitate their use in technological processes. As a model system the Cu-Mn-SiO2 system has been selected due to its promising future application on CMOS technology. The use of copper as the metal of choice for interconnects between transistors in integrated circuit fabrication has required the development of complex barrier layers to prevent the interdiffusion of copper and silicon. As the dimensions of the copper lines decrease it is necessary to significantly reduce the thickness of the barrier layers which is difficult to achieve with the current technology. This project will investigate strategies to optimize self forming barrier layers on a range of technologically relevant dielectric materials, mainly on SiO2, by depositing metal alloys at elevated temperatures with segregating to the interface components to produce the ultrathin barriers required for future device technologies. - The project will be focused on the basic material science of the self forming structures modelled by the Cu/Mn self segregation barrier formation on dielectrics. - The main deliverables of the project are understanding of interface chemistry and the kinetics of barrier formation with the microstructure of the copper film and the interfacial layer. This includes the mapping of the phase diagram of the Cu-Mn thin film system on SiO2 and the corresponding structures and morphologies on nanoscale. A further step is the measurement of the diffusion barrier properties of the forming oxide interlayers, as the function of their thickness, composition and structure.
