低电阻率材料的束诱导沉积制造技术

改进的沉积低电阻率金属的束沉积方法。本发明专利技术的优选实施方案使用新型聚焦离子束诱导沉积前体沉积低电阻率金属材料，如锡。申请人已经发现，通过使用甲基化或乙基化金属，如六甲基二锡作为前体，可以沉积电阻率低至40?Ω.?cm的材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子和离子束诱导沉积，更特别涉及金属锡、氧化锡和/或氮化锡的束诱导沉积。
技术介绍
在现有技术中，已知通过电子束诱导沉积(EBID)和离子束诱导沉积(IBID)将材料沉积到基底上。根据已知方法，将基底放置在带电粒子束装置一通常电子束(E-束)系统或聚焦离子束(FIB)系统的可抽空样品室中。带电粒子(或其它)束在常被称作前体气体的沉积气体存在下施加到基底表面上。前体气体层吸附到工件表面上。该层的厚度由气体分子在基底表面上的吸附和解吸的平衡控制，其又取决于例如气体分压(决定每秒吸附多少分子)和粘着系数(描述分子平均吸附到表面上多久)。所得层通常由一个或几个单原子层形成。当带电粒子束照射具有吸附的前体气体层的基底时，由基底发出二次电子。这些二次电子以及原电子和反向散射电子造成吸附的前体气体分子离解。一部分离解前体材料在基底表面上形成沉积物，而其余前体气体粒子形成挥发性副产物并被该装置的真空系统栗出。束诱导沉积(BID)用于在基底如半导体晶片或磁存储介质的靶表面上沉积材料的多种用途。出于各种原因沉积材料，如形成膜表面、电连接、用于半导体构件表征和分析的保护性涂层、或将小样品，如TEM样品“焊接”到操纵器或样品支架上(如下面更详细描述)。气体、基底和束类型的许多组合可用于实现各种沉积方案。要沉积的特定材料通常取决于用途、下方的靶表面和材料如何与该束或表面反应。类似地，各种束类型可用于生成二次电子、二次离子、光子、声子、等离子体激元等。这些包括离子、电子和激光束。已知的束诱导沉积方法的缺点在于，尽管可以使用束诱导技术沉积多种金属、半导体和电介质HMBIDs的纯度和材料性质几乎总是比本体性质差得多。这在现有技术中广为证明。所关心的更常见的沉积材料性质之一是沉积物的金属电阻率。根据前体和沉积材料以及束类型，电阻率值通常比本体金属电阻率大10至大于1，000倍。经由BID沉积的导电材料的这种提高的电阻率是电路编辑(CE)用途的特殊担心。在集成电路(IC)上使用FIB进行电路编辑对设计纠错和故障分析而言是基本的。当今的高频IC器件需要极低互连电阻率以提高芯片性能；大约50 μΩ cm的电阻率非常合意以降低由片内互连延迟造成的任何性能瓶颈。如果该编辑的电阻率非常近似制成线路的值，FIB电路编辑用于验证IC器件性能的应用更有效。使用典型的现有技术方法，通过IBID沉积的导体的最低电阻率是电阻率值为 200 μΩ cm的钨，其明显高于IC互连所需的50μΩ cm电阻率。因此需要通过BID沉积具有比通过现有技术方法沉积的导体低的电阻率一优选大约50 μΩ cm的电阻率——的导体的改进的束诱导沉积方法。专利技术概沭 本专利技术的目的是提供改进的束沉积方法。本专利技术的优选实施方案通过使用新型聚焦离子束诱导沉积(FIBID)前体沉积低电阻率金属材料，如锡来解决这种问题。申请人已经发现，通过使用甲基化或乙基化金属，热六甲基二锡(HMDT)作为前体，可以沉积电阻率低至40 μΩ cm的材料。上文已相当大致概述本专利技术的特征和技术优点以便可以更好地理解下列专利技术详述。下文将描述本专利技术的其它特征和优点。本领域技术人员应认识到，所公开的概念和具体实施方案容易用作修改或设计用于实施本专利技术的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造不背离如所附权利要求中所述的本专利技术的精神和范围。附图简沭 为了更充分理解本专利技术及其优点，现在参考联系附图考虑的下列描述 附图说明图1是显示借助利用HMDT作为前体的聚焦离子束诱导沉积进行的微结构沉积的SEM显微照片； 图2是显示借助利用HMDT作为前体的聚焦离子束诱导沉积进行的微结构沉积的另一SEM显微照片； 图3是FIBID沉积物的EDS光谱，其显示大约97%纯度的锡，余量是镓和少量碳和氧；图4A是显示作为各沉积物的全宽半高(电流密度的间接度量)的函数，使用HMDT作为前体的不同沉积物FIBID沉积物的测得电阻率的 图4B是显示基于测得电阻率计算不同沉积物的电流密度的 图5A是示意性显示典型集成电路的一部分的截面视 图5B是显示在图5A的集成电路上进行的电路编辑的截面视 图6是显示根据本专利技术的优选实施方案进行使用HMDT作为前体沉积锡层的方法的步骤的流程图；和 图7描绘用于进行本专利技术的方法的示例性双束SEM/FIB系统的一个实施方案。附图无意按比例绘制。在附图中，各图中图解的各相同或大致相同的部件用类似数字表示。为清楚起见，并未在每个图中都标记出每一部件。优诜实施方案详述 本领域任何技术人员会认识到，用于材料沉积的合适前体的确认通常极困难。必须考虑大量竞争因素和权衡。必须选择具有显著蒸气压、稳定性和寿命的前体以便能在长时期内以可再现方式制造沉积物。前体优选具有低氧化亲合力，因为这损害电阻率。但是，抗氧化化合物，如贵金属化合物最常见地非常易反应、不稳定且难以(如果不是不可能)合成。有机金属化合物非常稳定和相对容易合成，但具有高碳量，这由于碳质配体材料并入金属构件中而极大损害所得沉积物的纯度和材料性质。金属卤化物避免碳问题并可能是挥发性的，但可能实际提高被FIB蚀刻和/或完全不沉积。六甲基二锡(HMDT)是分子式为C6H18Sn2的有机锡化合物，其常用在有机合成反应中并具有23°C的熔点和具有在室温下的显著蒸气压以向BID稳定输送足量前体。当HMDT用作EBID中的电子束前体时，所得沉积可能是氧化锡和碳的混合物。这种材料的电阻率差并具有非欧姆(非线性电流/电压响应)电性质。这些性质对需要低电阻率的电路编辑不合意。但是，锡氧化物和氮化物可充当半导体并因此可用于其它领域。但是，申请人已经发现，借助镓离子束的使用甲基化或乙基化金属，如HMDT的沉积和所造成的镓并入沉积物中产生欧姆性的(线性电流/电压响应)并具有优异电阻率(在本体锡的5倍内)的材料。通过离子束沉积的锡和镓可形成固溶体和共晶混合物，它们可额外增进测得的电阻率。沉积物中表现出的一些形态暗示一些共晶固化反应，但这尚未证实。图I和2显示在使用HMDT的FIBID中表现出的微结构的实例。无论沉积的确切机制如何，HMDT用于FIBID的新用途已凭经验表明产生具有优异电性质的高纯度(接近100%锡)的沉积材料。图3是使用HMDT作为前体的FIBID沉积物的EDS光谱，其显示大约97%纯度的锡，余量是镓和少量碳和氧。为清楚起见，在图3中已扣除SiO2的背景光谱。优选地，根据本专利技术沉积的材料具有至少90%的由前体气体离解的金属纯度；更优选地，该沉积材料具有至少95%的离解金属纯度。图4A是显示作为各沉积物的全宽半高(电流密度的间接度量)的函数，使用HMDT前体的不同FIBID沉积物的测得电阻率的图。在此，不同束电流已用于沉积金属线。在图4A中，该图显示(从左到右)递增的束电流，同时束直径也提高一定的未知量。沉积物的全宽半高预计与实际束直径具有相关性，这种相关性可用于评估电流密度。图4B是显示基于测得电阻率计算的不同沉积物的电流密度的图。考虑到提高的积分通量(fluence)降低电阻率且提高的电流密度降低电阻率，应通过使电流密度和积分通量都最大化来获得最低电阻率。如图4A和4B中所示，申请人已经发现，通过使用甲基化或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S兰多夫，CD钱德勒，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：