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Diploma and Master Theses (authored and supervised):

M. Gombotz:
"Untersuchungen an dünnen Molybdän/Wolfram- und Chromschichten am computerunterstützten Vier-Spitzen-Messplatz";
Supervisor: R. Chabicovsky, K. Riedling; Institut für Industrielle Elektronik und Materialwissenschaften, 2002.



English abstract:
The thin film technology is very important for microelectronics. In this area high quality thin films mainly produced by cathode-sputtering are used. This method belongs to physical vapour deposition techniques (PVD) and offers many advantages compared to other deposition methods. With high-frequency-sputtering it is possible to produce both metallic and dielectric films. Magnetron cathodes are used in industrial and laboratory plants to increase the deposition rate of films. All metallic films discussed in this work were produced by the above mentioned methods. The properties of the films can be influenced by the sputter parameters. The electrical resistivity of a film is strongly dependent on the gas pressure in the sputtering chamber. However, the influence of pressure variation is not singular, it can also change the mechanical stress in a film.

It is possible to measure film properties in-situ or after sputtering. The well known Four-Point-Probe-Measurement is one of the latter and is used to determine the electrical conductivity of metallic and semi-conducting layers. In this work a measurement station is presented, which allows the determination of sheet-resistance and film-temperature simultaneously. It consists of a contact-probe-station which conducts the film both electrically and thermally. The measurement is carried out by using devices equipped with IEEE-488-Interfaces and is controlled by computer programs based on the development environment LabVIEW running on a conventional personal-computer.

The examinations were carried out with samples of chromium and an alloy of molybdenum and tungsten (50/50). The intention of the work is to find out the sputter gas pressure for maximal film conductivity. The homogeneity of films has been investigated and the results are evaluated by using the local sensitivity of the Four-Point-Probe-Measurement. Other points of emphasis are the determination of sheet-resistance in context with film-temperature and mechanical stress in the samples.


German abstract:
Die Mikroelektronik ist ein wichtiges Einsatzgebiet der Dünnschichttechnologie. Hier kommen qualitativ hochwertige Schichten, die unter anderem durch Kathoden-Zerstäubung hergestellt werden, zur Anwendung. Die Kathodenzerstäubung (Sputtering) zählt zu den physikalischen Vakuumbeschichtungsverfahren (PVD) und bietet wesentliche Vorteile gegenüber anderen Herstellungsvarianten. Mit dem Hochfrequenz-Sputtern können sowohl metallische als auch dielektrische Schichten hergestellt werden. Zur Beschleunigung des Schichtwachstums kommen in industriellen Sputteranlagen und in Laboranlagen Magnetron-Kathoden zum Einsatz. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten metallischen Schichten wurden mit diesen genannten Verfahren hergestellt. Mit der Variation von Prozessparametern können die Schichteigenschaften bei der Herstellung beeinflusst werden. Die elektrische Leitfähigkeit eines aufgestäubten Metallfilms ist stark vom Gasdruck in der Sputterkammer abhängig. Die Beeinflussung durch die Veränderung des Gasdrucks ist nicht singulär, sie wirkt sich unter anderem auch auf die mechanischen Schichtspannungen aus.

Die Messung der Schichteigenschaften kann in-situ oder nach beendetem Herstellungsprozess erfolgen. Die Vier-Spitzen-Methode zählt zum Letztgenannten und ist ein weitverbreitetes Messverfahren zur Feststellung der elektrischen Leitfähigkeit in leitenden und halbleitenden Materialien. Es wird ein Messplatz vorgestellt, der die gleichzeitige Erfassung von Flächenwiderstand und Schichttemperatur erlaubt. Er besteht aus einer mechanischen Apparatur zur elektrischen und thermischen Substratkontaktierung. Messgeräte mit integrierten IEEE-488-Schnittstellen dienen zur Messwerterfassung. Die Steuerung der Messgeräte sowie die Messdatenauswertung erfolgt über Programme, die in der Entwicklungsumgebung LabVIEW am Personal-Computer ablaufen.

Es wurden Proben aus Chrom und Molybdän/Wolfram (50/50) hergestellt, um festzustellen, bei welchem Sputtergasdruck die maximale elektrische Leitfähigkeit auftritt. Die Ergebnisse werden unter Berücksichtigung der Homogenitätsuntersuchungen durch Anwendung der lokalen Sensitivität der Vier-Spitzen-Methode ausgewertet und dargestellt. Weitere Schwerpunkte der Arbeit liegen in der Ermittlung des Temperaturverhaltens der aufgestäubten metallischen Schichten und in der Bewertung der mechanischen Schichtspannungen.



Electronic version of the publication:
http://publik.tuwien.ac.at/files/pub-et_5830.pdf


Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.
 
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