提供用于填充高深宽比孔而没有空隙或用于产生高深宽比结构而没有空隙的方法连同对应的设备。将直径小于孔的直径的束引导到孔中以诱发在孔底部的中心区中开始的沉积。在通过束诱发的沉积在孔中形成细长结构之后，束然后能够以与孔直径至少一样大的图案来扫描以填充孔的剩余部分。高深宽比孔然后能够使用离子束来横截用于观察而没有创建伪影。当使用电子束诱发沉积时，电子优选地具有高的能量以到达孔的底部，并且束具有低的电流以减少由束拖尾引起的伪沉积。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成纳米尺度结构，特别地涉及使用束诱发沉积来填充高深宽比结构。
技术介绍
形成集成电路和其它纳米技术的结构具有纳米尺度上的尺寸。对于较大尺度上的结构有用的许多过程不适合于处理纳米尺度上的结构。为过程发展、过程控制、和缺陷分析而观察结构的一种方法是:使用聚焦离子束暴露结构的部分，并且使用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)来观察暴露的结构。当离子束研磨材料以暴露结构用于观察时，离子束能够使结构变形并且创建干扰观察的伪影。高深宽比(HAR)结构是高度远大于其宽度的结构。例如，高度为其宽度的3倍的特征将被认为高深宽比特征。例如，集成电路中的各层之间的孔可以具有其宽度的若干倍的高度。在分析集成电路(诸如在闪存中使用的3D NAND电路)中的高深宽比结构(诸如未填充的接触或通孔)中，常规的离子束样品制备过程引起显著的伪影，诸如结构变形，以及离子束卷帘效应。离子束卷帘效应或卷帘当以不同研磨速率来去除材料时发生。这能够当研磨由多种材料组成的特征时发生，该多种材料通过相同的束以不同速率来去除。这也能够当研磨具有不规则形状的表面时发生。例如，感兴趣的特征能够是硅通孔(TSV)。将TSV横截是在半导体实验室中的通常作法以表征空隙和表面界面。由于TSV的深度(典型地为50 -300nm)，用离子束来研磨TSV的横截面能够导致显著的卷帘。当在样品上存在未填充的孔时，在材料与邻近开口区域或孔的区域之间的研磨速率上存在大的差异。研磨速率上的大的差异导致使孔的形状变形的卷帘或瀑布效应。离子束过程的结构损坏和伪影使得难以执行高深宽比垂直结构分析。因为通过离子束研磨来暴露特征所引起的损坏和伪影，所以图像不如实地示出制作过程的结果。这干扰测量结果并且干扰制作过程的评定，因为图像和测量结果示出样品制备而不仅仅制造过程的结果。典型地，离子束诱发沉积被用来在制备用于分析的半导体结构中填充孔。在使用带电粒子束诱发沉积来填充高深宽比孔中，空隙经常在孔的填充不均匀时被创建，并且填充趋向夹断区，从而使它与束和前体气体隔离。随着器件结构在大小上减少(小于100 nm范围的临界尺寸(⑶))并且层的数目增加，新的制作技术面临巨大需求，诸如在复杂结构(像深沟槽、高深宽比(HAR)结构、具有小于20 nm的直径的沟道线或沟道孔)上创建精细堆叠层，包含温度敏感和能量敏感材料像用于IC器件的高K聚合物材料上的特征。至今，常规的技术不能够局域地填充间隙而没有在填充结构中创建空隙或者没有引起伪影，诸如结构变形或离子束卷帘效应。需要一种用于填充高深宽比孔而没有变更结构或创建伪影的方法。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供用于填充微观高深宽比孔而没有创建空隙的方法和设备。依据本专利技术的一些实施例，带电粒子束诱发沉积被用来在孔内并且远离孔壁典型地在孔的中间沉积结构。依据本专利技术的一些实施例，使用电子束诱发沉积来沉积结构，其中该电子束具有相对高的能量。该结构通过以下来沉积:以不重叠孔的边沿并且典型地覆盖小于孔横截面的面积的百分之五十的图案来引导束，并且然后以重叠孔的边沿并且完成填充过程的第二图案来引导束。通过消除任何伪影，实施例针对高深宽比3D IC结构过程和包含孔、沟槽、和其它结构的其它高深宽比过程提供可靠的失效分析(FA)结果。前述内容已经相当广泛地概述本专利技术的特征和技术优势，以便下面对本专利技术的详细描述可以被更好理解。本专利技术的附加特征和优势将此后被描述。本领域技术人员应当领会的是，公开的概念和特定实施例可以容易地被用作用于修改或设计用于执行本专利技术的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员也应当认识到的是，这样的等价构造不脱离如在所附权利要求中阐述的本专利技术的精神和范围。【附图说明】图1A示出被用来填充高深宽比孔的常规束扫描图案。图1B至ID示出现有技术的孔填充过程的进展。图2是使用现有技术的技术来填充的孔的横截面图像，填充包含空隙。图3是使用现有技术的技术来填充的若干孔的横截面图像，填充包含空隙。图4A示出高深宽比孔的顶视图的图像。图4B示出其中在中心孔中以增加的直径的圆形图案来扫描束的优选的束扫描图案。图4C示出使用本专利技术的实施例开始被填充的孔。图4D至4F示出图4C的使用第一扫描图案逐渐被填充的孔。图4G是对应于图4F的绘图并且示出在使用第一扫描图案的填充之后的孔的显微镜照片。图4H示出使用在第一扫描图案之后的第二扫描图案来填充的孔。图41示出在完成图4H的第二扫描图案之后的孔的顶视图。图4J是图41的填充的孔的倾斜视图。图5A示出图4A的高深宽比孔的顶视图的图像。图5B-5D是示出各种阶段中的填充过程的显微镜照片。图5E示出依据本专利技术的实施例来填充的孔的横截面。图5F示出依据本专利技术的实施例来填充的多个高深宽比孔的横截面。图5G是示出本专利技术的实施例的步骤的流程图。图5H是示出本专利技术的另一个实施例的步骤的流程图。图6A示出依据本专利技术的实施例来部分填充的高深宽比沟道。图6B示出沟道中的填充的横截面。图7示出被用来研磨感兴趣的区而没有创建卷帘伪影的本专利技术的实施例。图8示出依据本专利技术的实施例的多个高深宽比结构。图9示出能够被用来实施本专利技术的实施例的双束系统。【具体实施方式】当形成包含高深宽比孔的样品的区的横截面时，横截面中的伪影源于当以常规方法来填充孔时形成的空隙。通过填充高深宽比孔而没有产生空隙，伪影在横截以及可靠失效分析结果中不被创建。填充孔在一些应用中对于创建有用结构而言也是有用的。在使用常规带电粒子束技术来填充高深宽比孔或沟道中存在困难。在束诱发沉积中，带电粒子或光子诱发前体气体分子(诸如，有机金属分子像六羰基钨(WCO6)或铂(Pt)前体)的分解。前体典型地是以气体的形式，该气体通过气体注入管口被引导朝向工件表面。在一些实施例中，整个工件是在填充有前体气体的单元中，或者工件的部分被部分包围以在表面上的束冲击点处创建气体环境。据认为，初级束中的相对高能量的带电粒子典型地不直接与前体气体分子反应。初级束中的带电粒子与工件的相互作用创建低能量的二次电子，该低能量的二次电子更可能引起前体分子的分解。离子束也可以创建晶格振动或光子，其诱发前体分子与工件之间的反应。当带电粒子束在表面引起沉积前体分子的分解以沉积材料时，附加的气体分子扩散到该表面以继续束诱发沉积反应。在高深宽比孔的底部中，气体分子不与在表面上一样快速地补充。而且，所生成的二次电子的数目取决于工件的材料和几何形状。与在平坦的表面相比，例如在边沿处可以生成更多的二次电子。气体可用性和二次电子生成中的这样的不一致性在高深宽比孔中引起不规则沉积，这使得难以填充高深宽比孔而没有空隙。图1A示出覆盖到高深宽比孔100上的常规矩形光栅束扫描图案102的自顶向下视图。图1B-1D示出通过使用局域铂(Pt)气体104的带电粒子束诱发沉积来填充孔100，这创建了如在图1C中示出的在孔100的上区处的瓶颈效应108，从而随后将孔100隔离并且留下高深宽比结构100中的空隙110，如在图1D中示出的。图1B示出孔内的气流，该气流使Pt气体的湍流和上升气流106出现，从而导致瓶颈效应。图2和3示出使用现有技术孔填充过程所创建的空隙的横截面视图。图2示出在高深宽比结构200中创建的单个空隙202。图3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用带电粒子束诱发沉积来填充孔的方法，包括：在工件的表面处提供沉积前体气体；将带电粒子束引导到具有大于3：1的深宽比的孔中，所述带电粒子束被引导到孔内的具有小于孔的横截面积的面积的区以将前体气体分解并且将材料沉积在孔中，带电粒子束被引导到孔中达足够的时间段以形成细长结构，所述细长结构在孔的顶部不接触侧壁。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：SH李，J布莱克伍德，S斯通，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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