[發明專利]低電阻率材料的束誘導沉積

有效

• 申請號: 201210020842.4
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102618852A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: S.蘭多夫;C.D.錢德勒
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: C23C16/513
• 分類號: C23C16/513
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李連濤;郭文潔

本發明的技術領域

本發明涉及電子和離子束誘導沉積，更特別涉及金屬錫、氧化錫和/或氮化錫的束誘導沉積。

發明背景

在現有技術中，已知通過電子束誘導沉積（EBID）和離子束誘導沉積（IBID）將材料沉積到基底上。根據已知方法，將基底放置在帶電粒子束裝置—通常電子束（E-束）系統或聚焦離子束（FIB）系統的可抽空樣品室中。帶電粒子（或其它）束在常被稱作前體氣體的沉積氣體存在下施加到基底表面上。前體氣體層吸附到工件表面上。該層的厚度由氣體分子在基底表面上的吸附和解吸的平衡控制，其又取決于例如氣體分壓（決定每秒吸附多少分子）和粘著系數（描述分子平均吸附到表面上多久）。所得層通常由一個或幾個單原子層形成。

當帶電粒子束照射具有吸附的前體氣體層的基底時，由基底發出二次電子。這些二次電子以及原電子和反向散射電子造成吸附的前體氣體分子離解。一部分離解前體材料在基底表面上形成沉積物，而其余前體氣體粒子形成揮發性副產物并被該裝置的真空系統泵出。

束誘導沉積（BID）用于在基底如半導體晶片或磁存儲介質的靶表面上沉積材料的多種用途。出于各種原因沉積材料，如形成膜表面、電連接、用于半導體構件表征和分析的保護性涂層、或將小樣品，如TEM樣品“焊接”到操縱器或樣品支架上（如下面更詳細描述）。氣體、基底和束類型的許多組合可用于實現各種沉積方案。要沉積的特定材料通常取決于用途、下方的靶表面和材料如何與該束或表面反應。類似地，各種束類型可用于生成二次電子、二次離子、光子、聲子、等離子體激元等。這些包括離子、電子和激光束。

已知的束誘導沉積方法的缺點在于，盡管可以使用束誘導技術沉積多種金屬、半導體和電介質；但BIDs的純度和材料性質幾乎總是比本體性質差得多。這在現有技術中廣為證明。所關心的更常見的沉積材料性質之一是沉積物的金屬電阻率。根據前體和沉積材料以及束類型，電阻率值通常比本體金屬電阻率大10至大于1,000倍。

經由BID沉積的導電材料的這種提高的電阻率是電路編輯（CE）用途的特殊擔心。在集成電路（IC）上使用FIB進行電路編輯對設計糾錯和故障分析而言是基本的。當今的高頻IC器件需要極低互連電阻率以提高芯片性能；大約50?μΩ?cm的電阻率非常合意以降低由片內互連延遲造成的任何性能瓶頸。如果該編輯的電阻率非常近似制成線路的值，FIB電路編輯用于驗證IC器件性能的應用更有效。使用典型的現有技術方法，通過IBID沉積的導體的最低電阻率是電阻率值為~?200?μΩ?cm的鎢，其明顯高于IC互連所需的50?μΩ?cm電阻率。

因此需要通過BID沉積具有比通過現有技術方法沉積的導體低的電阻率—?優選大約50?μΩ?cm的電阻率——的導體的改進的束誘導沉積方法。

發明概述

本發明的目的是提供改進的束沉積方法。

本發明的優選實施方案通過使用新型聚焦離子束誘導沉積（FIBID）前體沉積低電阻率金屬材料，如錫來解決這種問題。申請人已經發現，通過使用甲基化或乙基化金屬，熱六甲基二錫（HMDT）作為前體，可以沉積電阻率低至40?μΩ?cm的材料。

上文已相當大致概述本發明的特征和技術優點以便可以更好地理解下列發明詳述。下文將描述本發明的其它特征和優點。本領域技術人員應認識到，所公開的概念和具體實施方案容易用作修改或設計用于實施本發明的相同目的的其它結構的基礎。本領域技術人員還應認識到，這樣的等效構造不背離如所附權利要求中所述的本發明的精神和范圍。

附圖簡述

為了更充分理解本發明及其優點，現在參考聯系附圖考慮的下列描述：

圖1是顯示借助利用HMDT作為前體的聚焦離子束誘導沉積進行的微結構沉積的SEM顯微照片；

圖2是顯示借助利用HMDT作為前體的聚焦離子束誘導沉積進行的微結構沉積的另一SEM顯微照片；

圖3是FIBID沉積物的EDS光譜，其顯示大約97%純度的錫，余量是鎵和少量碳和氧；

圖4A是顯示作為各沉積物的全寬半高（電流密度的間接度量）的函數，使用HMDT作為前體的不同沉積物FIBID沉積物的測得電阻率的圖；

圖4B是顯示基于測得電阻率計算不同沉積物的電流密度的圖；

圖5A是示意性顯示典型集成電路的一部分的截面視圖；