Die fortschreitende Miniaturisierung in der Halbleitertechnik führt insbesondere bei der
Herstellung von dynamischen Halbleiterspeichern zu einer starken Zunahme der Aspektverhältnisse
innerhalb von Speicherkondensatoren. Daraus folgend kommt es hier bei der Abscheidung von
Elektroden und Dielektrika zu sehr hohen Anforderungen an die Kantenbedeckung was die
Atomlagenabscheidung (ALD) mit ihrem zyklischen selbstlimitierten Monolagenwachstum für diese
Anwendung prädestiniert. Vor diesem Hintergrund befasst sich diese Arbeit mit der Entwicklung
von ALD-Verfahren zur konformen Beschichtung von Grabenstrukturen mit Tantalnitrid-basierten
Elektrodenmaterialien. Dabei wird ein metallorganischer Tantal-Präkursor verwendet der sich
durch seinen flüssigen Aggregatzustand und die Abwesenheit von korrosiven Reaktionsprodukten
auszeichnet. Theoretische Betrachtungen zum Tantal-Kohlenstoff-Stickstoff-Phasensystem und zum
aktuellen Stand der Technik auf dem Gebiet der thermischen und der plasmaaktivierten ALD von
Tantalnitrid Tantalcarbid und Tantalcarbonitrid zeigen auf dass mit den aktuell kommerziell
verfügbaren metallorganischen Tantal-Präkursoren ohne Plasmaunterstützung und
Temperaturbehandlungen nur amorphe Schichten mit geringer Dichte und starker Oxidationsneigung
hergestellt werden können. Die in dieser Arbeit durchgeführten quantenchemische Simulationen
nach der Dichtefunktionaltheorie liefern hier potentielle Ursachen dieses Verhaltens. Auf Basis
der theoretischen Betrachtungen erfolgten in einer ersten Entwicklungsrichtung Experimente zur
ALD mit Plasmaaktivierung. In einem zweiten experimentellen Ansatz wurde die thermische ALD mit
ausgewählten nachträglichen In-situ-Temperaturbehandlungen kombiniert. Beide
Entwicklungsrichtungen resultieren ALD-basierte Verfahren zur Herstellung von
Tantalnitrid-basierten Dünnschichtelektroden mit hoher Resistenz gegen Oxidation an Luft hoher
Dichte sowie niedrigem spezifischen elektrischen Widerstand. Dabei zeichnet sich die
plasmaaktivierte ALD durch ihre niedrige Abscheidetemperatur aus während mit der Kombination
aus thermischer ALD und In-situ-Nachtemperung ein hochflexibles Verfahren entwickelt werden
konnte das exzellente Kantenbedeckung mit einer gezielten Modifizierbarkeit von
Schichteigenschaften verbindet.
