[发明专利]低电阻率材料的束诱导沉积

说明书

本发明的技术领域

本发明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。

发明背景

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—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泵出。

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；但BIDs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50 μΩ?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— 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。

发明概述

本发明的目的是提供改进的束沉积方法。

本发明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发明的特征和技术优点以便可以更好地理解下列发明详述。下文将描述本发明的其它特征和优点。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发明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发明的精神和范围。

附图简述

为了更充分理解本发明及其优点，现在参考联系附图考虑的下列描述：

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；

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；

图5A是示意性显示典型集成电路的一部分的截面视图；