| Beschreibung der maßgeblichen Gründe |
Die TU Wien beschafft eine Metall-plasmaunterstützte-Atomlagenabscheidungsanlage zur Abscheidung von hochreinen Titannitrid-Schichten (TiN) sowie Ozon unterstützten Hf0.5Zr0.5O2 Schichten und daraus hergestellten Nanolaminaten. Diese hochspezialisierte Forschungs-Abscheideanlage für Halbleiterproben (insb. beschichtete Si-, Ge- und III-V-Verbindungshalbleiter) von 1x1 cm Größe bis bis hin zu Halbleiterwafern mit einem Durchmesser von bis zu 200 mm ermöglicht die Herstellung von Dünnschichten mit Schichtdicken ab ein Nanometer mit exzellenter Konformität, ultrahohe Reinheit und präzise Kontrolle der Materialzusammensetzung. Die Anlage soll im ZMNS Reinraum der ISO-Klasse 5 (DIN EN ISO 14644-1) installiert und betrieben werden. Das Gerät soll über eine 200mm –Wafer-Schleusse verfügen und je nach Anforderungen sowohl als plasmaunterstützte Atomlagenabscheidung bis 400°C als auch als thermische Atomlagenabscheidung bis 500°C umkonfiguriert und betrieben werden können. Zudem soll es die Nutzung der Präkursoren NH3 und SiCl4 für die TiN-Abscheidung ermöglichen. Aus prozesstechnischen und laufenden Kostengründen muss die Anlage mit der im Institut E362 bestehenden Beneq-TFS200-Anlage zwingend kompatibel sein. Insbesondere muss eine einfache Austauschbarkeit der Container für Flüssigpräkursoren zwischen den Anlagen möglich sein und die Verwendung des Plasmakopfes der neuen Anlage auf der bestehenden Anlage muss mit geringem Aufwand sichergestellt werden. Des weiteren ist ein Nachweis der hohen Reinheit und Qualität der thermisch erzeugten TiN-Schichten mit Schichtdicken unter 50nm mit äquivalenten Geräten erforderlich: ein spezifischer Widerstand ρ ≤ 100 µΩ *cm bzw. ein spezifischer Flächenwiderstand RS ≤ 20 Ω /Square und eine Schichtdickenhomogenität von kleiner als 4% in der 1σ Standardabweichung über den gesamten 200-mm-Wafer (exklusive 5mm Randausschluss) bei Raumtemperatur. Des Weiteren ist der Nachweis erforderlich, dass die TiN-Schichten eine Supraleitung mit einer Sprungtemperatur Tc bei Onset bei 3,8 K bis Stabilisierung bei 2,5 K und den Meissner-Effekt aufweisen. Die Firma Beneq Oy hat mit einem äquivalenten System den Nachweis über die Reinheit, Qualität und Reproduzierbarkeit der Schichten erbracht. Für Al2O3 soll die Schichtdickenhomogenität über den 200-mm-Wafer<br />Die Beneq TFS 200 ist eine modulare Atomlagenabscheidungsanlage, welche sowohl thermische als auch Plasma-unterstützte Atomlagenabscheidungsprozesse in einem Gerät vereint. Die Beneq TFS 200 ist die einzige auf dem Markt erhältliche Anlage, die alle folgenden erforderlichen Merkmale erfüllt:<br />1. Kompatibilität mit dem bestehenden Beneq-TFS200-System des Instituts E362. Dadurch können im Dauerbetrieb erhebliche Kosten gespart werden. Zudem wird eine höhere Portabilität und Reproduzierbarkeit bereits vorhandener Prozesse, Rezepte und Reinigungsschritte zwischen den Anlagen erreicht. Darunter ist eine flexible und einfache Austauschbarkeit der anlagenspezifisch befüllten Flüssigpräkursor-Container ohne den Einsatz einer Glovebox zwischen den Anlagen möglich. Somit können die Präkursorenkosten laufend gesenkt und die Reproduzierbarkeit der Prozesse zwischen den Anlagen gewährleistet werden. Die anlagenspezifischen Flüssigpräkursor-Container wurden von Beneq entwickelt und werden nicht von anderen Firmen hergestellt oder vertrieben.<br />2. Kompatibilität des Plasmakopfes der neuen Anlage mit der bestehenden Anlage mit leichter Anpassung der Gas- und elektrischen Leitungen. Somit erhöht sich weiter die Portabilität der Prozesse. Kompatibilität mit bestehenden RF Generator und Match-Einheit.<br />3. Kompatibilität von Ersatzteilen, um Kosten zu sparen. Die Anlagen sind einfacher zu nutzen und zu Schulen für technisches und wissenschaftliches Personal.<br />4. Wiederverwendung von Rezepten mit geringen Modifikationen zwischen den Anlagen.<br />5. Aufbau des Reaktors als Heißwandreaktor innerhalb einer wassergekühlten Kammer. Damit wird eine homogene Wärmeverteilung gewährleistet, was zu einer höheren Prozessreprodizierbarkeit führt. Zudem wird eine Kondensation von TiCl₄ und NH3 sowie die korrosive HCl-Bildung in den inneren Reaktorwänden vermieden. Die Heißwandreaktorwände und Substrat sind zur Reinigung einfach abbaubar und umtauschbar.<br />6. Für die thermische Atomlagenabscheidung bis zu einer Substratgröße von 200mm Wafer sind die innere-Kammerwände und der Substrathalter aus Titan ausgelegt. Damit ist eine hochreine thermische TiN-Abscheidung mit TiCl₄ und NH₃ bis Substrattemperaturen von bis zu 500°C möglich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen mit Reaktorwänden aus Aluminium oder Edelstahl wird eine latente Kontamination der TiN-Schichten durch die Reaktion von Präkursoren und/oder Zwischenprodukten mit der inneren Kammerwand unterdrückt.<br />7. Möglichkeit, das Gerät künftig mit zwei beheizten Präkursorenquellen auf bis zu 500 °C aufzurüsten.<br />Die Firma Beneq Oy hat dieses TFS 200 Gerät selbst entwickelt und stellt es auch selbst her. Das Gerät wird direkt vom Hersteller bestellt, geliefert und vorort im Betrieb genommen. Zusammenfassend kann eine Metall-Atomlagenabscheidungsanlage mit diesen Anforderungen ausschließlich von der Firma Beneq Oy, 02200 Espoo, Finland beschafft werden. |