Herstellung und Charakterisierung ultradünner ZrO2-basierter Schichten als Isolatoren in Metall-Isolator-Metall Kondensatoren

Die vorliegende Arbeit zeigt ein grundlegendes und umfassendes Bild über die physikalischen und elektrischen Eigenschaften von ZrO2-basierten Schichten, die über Atomlagenabscheidung hergestellt wurden, als Dielektrikum in planaren Kondensatoren mit TiN als Elektrodenmaterial und bildet die Voraussetzung für die Anwendung dieses Schichtsystems in DRAM Speichern zukünftiger Generationen.

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Die Größenskalierung zur Effizienzsteigerung von mikroelektronischen Schaltkreisen ist in Zukunft nur bedingt möglich. Zur Optimierung der Leistungsfähigkeit von Speichern wird daher die Änderung des zugrundeliegenden physikalischen Prozesses der Informationsspeicherung angestrebt. Bis zur produktiven Einsatzfähigkeit neuer Speicherarten müssen bestehende Speichertypen wie der DRAM weiterentwickelt werden. Die Funktion des DRAM beruht auf der Ladungsspeicherung in einem Kondensator, wobei vor allem das Isolator- sowie das Elektrodenmaterial erforscht werden. Die vorliegende Arbeit zeigt ein grundlegendes Bild über die physikalischen und elektrischen Eigenschaften von ZrO2-basierten Schichten, die über Atomlagenabscheidung hergestellt wurden, als Dielektrikum in planaren Kondensatoren mit TiN als Elektrodenmaterial und bildet die Voraussetzung für die Anwendung dieses Schichtsystems in DRAM Speichern zukünftiger Generationen. Es werden neue Erkenntnisse zum Wachstumsverhalten des ZrO2, zur morphologischen Beschaffenheit sowie zur chemischen Zusammensetzung der Grenzflächen geliefert. Außerdem erfolgt die Analyse des Stromflusses durch die Kondensatoren, wobei das Phänomen der polaritätsabhängigen Leckstromasymmetrie in den symmetrisch aufgebauten Kondensatoren auf ALD Wachstumscharakteristiken zurückgeführt werden kann.