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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abscheidung
von Schutzstrukturen wie z. B. lokal begrenzten Schutzschichten
auf festen Substraten, insbesondere im Zuge der Präparation von
TEM-Lamellen.
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Die
transmissionselektronenmikroskopische (TEM) Analyse ist, unter anderem
wegen ihrer Auflösung von bis unter 0,1 nm, eine der wichtigsten
Analysenmethoden in der Halbleiterelektronik. Die Präparation
geeigneter TEM-Proben ist jedoch kompliziert, da nur ultradünne
Proben (”Lamellen”) vom Elektronenstrahl durchdrungen
werden können. Besonders hat sich die Präparation
mit fokussiertem Ionenstrahl (focussed ion beam, FIB) bewährt,
da auf diese Weise ortsgenau Querschnitte durch das zu inspizierende
Substrat präpariert werden können. Hierbei werden
oftmals Zweistrahl-Geräte unter Verwendung von Elektronen-
und Ionenstrahlen verwendet.
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Ein
herkömmliches Verfahren zur Präparation von TEM-Lamellen
ist in der Internationalen Anmeldung
WO2008/051937 A2 offenbart,
deren Offenbarungsgehalt durch Inbezugnahme vollumfänglich hierin
aufgenommen wird. Dieser Anmeldung zu Folge werden Ausrichtmarken
erzeugt und dann das Substratmaterial beidseits einer 100–500
nm dicken Lamelle mittels eines FIB abgetragen.
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Eine
herkömmliche Vorrichtung zur Präparation von TEM-Lamellen
ist in der Internationalen Anmeldung
WO2008/051880 A2 offenbart,
deren Offenbarungsgehalt durch Inbezugnahme vollumfänglich hierin
aufgenommen wird. Dieser Anmeldung zu Folge wird ein hohler Mikromanipulator
dazu verwendet, die Lamelle anzusaugen und somit an dem Mikromanipulator
zu halten.
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In
der Patentanmeldung US 2008/0054179 A1 wird ein herkömmliches
Verfahren der Lamellenpräparation offenbart, dem zu Folge
zunächst mittels CVD (chemical vapour deposition, chemische
Gasphasenabscheidung) eine Schutzschicht aufgebracht und dann daran
ein Halter angeklebt wird.
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In
der Patentanmeldung US 2004/0016880 A1 wird ein älteres
herkömmliches Verfahren der Lamellenpräparation
offenbart, dem gemäß die Lage, Dicke und Orientierung
der mittels eines FIB zu präparierenden Lamelle entsprechend
der Position, Größe und Anordnung des zu untersuchenden
Bauteils gewählt werden.
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Allerdings
stellen bei der Anwendung eines fokussierten Ionenstrahls gestreute,
rückgestreute und Sekundärionen ein Problem dar,
da sie zur Amorphisierung und zum graduellen Abtrag der Originalprobe
vor allem im Bereich der Oberkante der Lamelle führen.
Durch den Ionenstrahl erfolgt auch eine Kontamination mit den Fremdionen,
z. B. Ga-Ionen. Um dies zu verhindern, kann ein lokaler Schutzstreifen
auf der Oberseite, d. h. der oberflächenseitigen Schmalkante
der Lamelle aufgetragen werden, bevor mit dem Abtrag beiderseits
des Schutzstreifens begonnen wird.
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Dazu
kann zuerst ein Platin- oder Wolframschutzstreifen mittels elektronenstrahl-induzierter Gasphasenabscheidung
EBID erzeugt werden. Auf diese Schicht, die die darunterliegende
oberflächennahe Schicht der Lamelle schützt, wird
dann der eigentliche Schutzstreifen mittels ionenstrahlinduzierter
Gasphasenabscheidung (FIB) aufgebracht. Eine Abscheidung des Schutzstreifens
mit der FIB ohne vorangegangene Elektronenstrahlabscheidung würde
zu den eingangs erwähnten Effekten Antrag und Amorphisierung führen.
An die FIB-Abscheidung anschließend wird das Substrat beidseitig
zu dem Schutzstreifen hin abgetragen, und nur die Lamelle mit dem
dünnen Schutzstreifen darauf wird stehengelassen. Diese
kann mittels ionenstrahlunterstützter Gasphasenabscheidung
an einer Wolframspitze eines Nanomanipulators befestigt, anschließend
an ihren Rändern vom Substrat getrennt und aus diesem herausgehoben
werden.
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Bei
diesem Verfahrensablauf ist der Schritt der Herstellens der ersten
Schicht des Schutzstreifens mittels elektronenstrahlinduzierter
Gasphasenabscheidung geschwindigkeitsbestimmend für den Gesamtprozess,
da die nachfolgende ionenstrahlindizierte Abscheidung erheblich
schneller abläuft. Auf diesen ersten, langsamen Schritt
kann aber herkömmlicherweise nicht verzichtet werden, da
die direkte Anwendung des Ionenstrahls durch Amorphisierung oder
Materialabtrag zur Zerstörung der zu untersuchenden Strukturen
führen könnte.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
bereitzustellen, mittels dessen die Nachteile des Standes der Technik
vermieden werden können.
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In
Ausführungsformen wird dieses Problem dadurch gelöst,
dass derjenige Oberflächenbereich, in dem der Schutzstreifen
für die zukünftige Lamelle aufgetragen werden
soll, voraktiviert und dann der Schutzstreifen dort abgeschieden
wird.
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In
Ausführungsformen ergibt sich durch die Voraktivierung
eine signifikante Steigerung der Abscheidegeschwindigkeit. Durch
die Voraktivierung wird vermutlich ein autokatalytischer Prozess
in Gang gesetzt, auf Grund dessen die elektronenstrahlinduzierte
Abscheidung erheblich, im Falle thermischer Unterstützung
um mindestens eine Größenordnung schneller abläuft.
Auch bei thermischer Unterstützung erfolgt jedoch, anders
als bei bekannten Verfahren ohne Einfluss eines Partikelstrahls – z.
B. CVD-Verfahren – bei moderaten Temperaturen, d. h. Temperaturen
unterhalb der Zersetzungstemperatur des Precursors, noch keine großflächige
Abscheidung, sondern erfolgt die Abscheidung im Wesentlichen nur
in dem vom Primärelektronenstrahl überstrichenen
Bereich oder den von Sekundäreffekten des Primärelektronenstrahls
betroffenen Bereichen. Beispielsweise kann mit einer moderaten Erwärmung auf
100°C–150°C eine Beschleunigung um einen Faktor
von 500–1000 erreicht werden: Vermutlich kommt es unter
dem Einfluss des Elektronenstrahls auf das Substrat oder auf die
zuerst abgeschiedene Schicht zu einer Kaskade von Sekundärelektronen, die
das Substrat wieder verlassen und weitere Abscheidungsreaktionen
initiieren.
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Das
Ausmaß der Beschleunigung kann mit Precursortyp, Substratmaterial
und Primärelektronenenergie variieren. Als Beispiele für
die Voraktivierung kommen eine Abscheidung einer ersten Schichtlage
aus katalytisch wirkendem Material, und eine strahlinduzierte (z.
B. strukturelle oder thermische) Voraktivierung in Betracht. Eine
thermische Voraktivierung kann durch eine Widerstandsheizung, durch
Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung erfolgen.
Die Wärmequelle kann in Ausführungsformen von
der Elektronenstrahlquelle verschieden sein. Die aktuell erreichte
Substrat-Oberflächentemperatur kann mit geeigneten Mitteln,
z. B, IR-optisch erfasst und zur Steuerung des Precursorgasstroms
und/oder der Wärmequelle verwendet werden.
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Nach
der beschleunigten (autokatalytischen) Abscheidung einer beispielsweise
10–30 nm oder auch bis zu 200 nm dicken Schicht mittels
elektronenstrahlinduzierter Gasphasenabscheidung können
nötigenfalls weitere beispielsweise 200–1000 nm mittels
Ga-ionenstrahlinduzierter Gasphasenabscheidung aufgebracht werden.
Ebenfalls mittels elektronen- oder ionenstrahlinduzierter Gasphasenabscheidung
kann eine Verbindung zu einem Nanomanipulator hergestellt werden;
so dass das solchermaßen abgeschiedene Material einen Halter
für die Lamelle bereitstellt. Das eigentliche Präparieren
der Lamelle erfolgt in Ausführungsformen durch einen fokussierten
(Ga-)Ionenstrahl, aber ohne Abscheidung.
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Mit
der Herstellung des Schutzstreifens wird in Ausführungsformen
erreicht, dass der Präparations-Ionenstrahl keine elektronenmikroskopisch
detektierbare Beschädigung der Lamelle hervorruft. Die Dicke
des Schutzstreifens übersteigt dazu die mittlere Eindringtiefe
des Ionenstrahls in das für den Schutzstreifen verwendete
Material, beispielsweise um mindestens das Doppelte, in Ausführungsformen um
das 2-5-fache. Anders ausgedrückt ist die Dicke der Schutzschicht,
ausgedrückt in Abhängigkeit ihrer mittleren Massenzahl
M
s und der der Ionen des Strahls M
I in u (mit u = atomare Masseneinheit), größer
als
, wobei M
c =
12 u.
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In
Ausführungsformen umfasst das Aktivieren das Bereitstellen
einer lateral begrenzten Schicht, auf der die elektronenstrahlunterstützte
Abscheidung schneller abläuft, als abseits der Schicht. Und
zwar geht die bereitgestellte Schicht eine Reaktion mit einem in
der Gasphase bereitgestellten oder aus dieser adsorbierten Precursormolekül
ein, deren Produkte zum einen Teil auf der Schicht verbleiben und
zum anderen Teil desorbieren. Solche beispielhaften Precursormoleküle
sind Metallcarbonyle, insbesondere Eisen-, Cobalt-, Chrom- oder
Molybdäncarbonyle. Zur Unterstützung des Prozesses
ist es in Beispielen zweckmäßig, das Substrat
thermisch vorzuaktivieren. Dies kann durch Erwärmen der
Probe unterhalb jener Temperaturen erreicht werden, ab der spontane thermische
Zersetzung des Precursors erfolgt. Für Fe(CO)5 sind
Substrate beispielsweise auf 100°C–150°C,
in Ausführungsformen 115°C–130°C
anzuwärmen; für Mo(CO)6 sind
Temperaturen von 200–400°C, in Ausführungsformen 250–300°C
zweckmäßig. Der Druck in der Bedampfungskammer
liegt in Beispielen zwischen 10–6 und 10–2 mbar, in Ausführungsformen
zwischen 10–5 und 10–4 mbar.
Im Falle des Einsatzes von Geräten zur lokalen Gaszufuhr,
z. B. Düsen oder lokalen Gasgefäßen,
sind im Gasgefäß höhere Drücke
bis maximal 10–2 mbar und außerhalb
bis unter 10–7 mbar möglich. Die
Elektronenstrahlenergie beträgt zwischen 0,1 kV und 70
kV, zwischen 0,5 kV und 50 kV, zwischen 0,7 kV und 25 kV und in
einigen Ausführungsformen zwischen 1 kV und 10 kV, der
Strahlstrom zwischen 20 pA und 1 μA, zwischen 200 pA und
50 nA, und in Ausführungsformen zwischen 1 und 5 nA. Die
Schichtdicke liegt in Beispielen zwischen 10 nm und 2 μm,
in Ausführungsformen zwischen 40 nm und 200 nm, wobei leichtere
Elemente dickere Schichten erfordern.
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In
Ausführungsformen werden durch das Verfahren mit Voraktivierung
pro Zeiteinheit mehr Atome abgeschieden, als ohne Voraktivierung,
beispielsweise wenigstens 1,5x–50x so viele. Bei Verwendung
von Metallcarbonylen als Precursor werden hauptsächlich
Metallatome und Kohlenstoffatome abgeschieden. In Beispielen wird
mehr Metall als Kohlenstoff (nach Masse), oder mehr Metallatome als
Kohlenstoffatome abgeschieden. In weiteren Ausführungsformen
kann erstens auf die Erstabscheidung eine Phase des Annealings unter
erhöhter Temperatur ohne Reaktionsgas und Elektronenstrahl folgen,
oder zweitens die Zufuhr eines weiteren Reaktionsgases, welches
die Reinheit oder die Kristallinität der abgeschiedenen
Schicht günstig beeinflusst, aber nicht selbst unmittelbar
zur Abscheidung beiträgt. Ferner kann ein Precursor verwendet
werden, der katalytische oder Oberflächen-einebnende Eigenschaften
hat.
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Die
Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die folgenden
Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1a,
b eine TEM-Lamelle mit einem Schutzstreifen aus erfindungsgemäß abgeschiedenem
Material in zur Oberflächen-Normalen gekippter Ansicht;
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2a,
b einen abgeschiedenen Schutzstreifen (gekippte Ansicht);
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3a,
b eine mittels FIB präparierte Lamelle (gekippte Ansicht);
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4a,
b eine mittels FIB fast vollständig herausgeschnittene
Lamelle (gekippte Ansicht);
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5a,
b eine Lamelle mit daran abgebrachtem Nanomanipulator (gekippte
Ansicht);
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6a,
b eine aus dem Substrat herausgehobene Lamelle (gekippte Ansicht);
und
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7 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Hierbei
sind die mit ”a” indizierten Figuren Schemazeichnungen
ohne, die mit ”b” bezeichneten Figuren sind elektronenmikroskopische
Aufnahmen mit Graustufen. Diese werden im Folgenden paarweise ohne
Angabe der Kleinbuchstaben erläutert.
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In
der 1 ist eine TEM-Lamelle 4 mit
den Resten des vor der Präparation auf ihrer Oberkante abgeschiedenen
Schutzstreifens 2 zu erkennen. In Bild 1 wurde vor und
hinter der Lamelle das Substratmaterial 1 bereits entfernt (Trog 3),
nicht jedoch an ihrer Peripherie. Die Dicke der Lamelle 4 wird
zweckmäßig so gewählt, dass die Chance,
den zu analysierenden Materialbereich, z. B. einen vermuteten Defekt,
in ihr zu finden, vernünftig groß ist, und andererseits
der Analyse-Elektronenstrahl die Lamelle 4 noch durchdringt.
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Der
erste Schritt zur Herstellung einer solchen TEM-Lamelle ist die
in 2 gezeigte Abscheidung eines Schutzstreifens 2 auf
einem Areal an der Position der zu präparierenden Lamelle,
also oberhalb des zu analysierenden Materialbereichs bzw. des vermuteten
Defekts in dem Substrat 1. Die Herstellung dieses Schutzstreifens
umfasst eine Phase der Vor-Aktivierung gefolgt von einer Phase der
elektroneninduzierten Gasphasenabscheidung. Der Aktivierungsprozess
kann in Ausführungsformen auch während der Gasphasenabscheidung
aufrechterhalten werden, so dass diese Schritte teilweise simultan ablaufen.
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Die
nachfolgenden Schritte sind in den 3 bis 6 dargestellt, nämlich das Präparieren
der Lamelle 4 bis auf ihren peripheren Bereich (3) durch beiderseitiges Aushöhlen 3 des
Substrats, das Entfernen des Großteils der strukturell
stützenden Peripherie der Lamelle 4 (4), das Anbringen eines Nanomanipulators 5 an
der Lamelle 4 (5) sowie das
Herausheben der Lamelle 4 aus dem ausgehöhlten
Substrat 1 (6).
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Schließlich
ist in der 7 in Form eines Flussdiagramms
dargestellt, wie die Herstellung des Lamellenhalters erfolgt: Zunächst
wird ein Oberflächenbereich des Substrats aktiviert S1
und lateral begrenzt eine erste Schutzschichtlage darauf mittels elektronenstrahlinduzierter
Gasphasenabscheidung erzeugt S2. Dabei wird die Voraktivierung und/oder der
autokatalytische Effekt ausgenutzt. S1 und S2 können auch
teilweise gleichzeitig durchgeführt werden, z. B. indem
der Aktivierungsprozess während der Abscheidung aufrechterhalten
wird. Auf diese erste Lage von 10–2000 nm Dicke werden
optional weitere Lagen von insgesamt 100 nm bis 1 μm Dicke mittels
ionenstrahlinduzierter Gasphasenabscheidung erzeugt S3. Anschließend
wird die Lamelle mittels eines fokussierten Ionenstrahls (beispielsweise 5–30
keV Ga-Strahl; oder Helium-Ionenstrahl) präpariert S4.
Bevor die Lamelle an ihrer Peripherie vollständig vom Substrat
getrennt wird S6, wird mechanisch oder mittels ionenstrahlinduzierter
Abscheidung ein Nanomanipulator an ihr befestigt S5. Danach kann
die Lamelle mit dem Nanomanipulator aus der Substrathöhlung
herausgehoben bzw. das Substrat nach unten von der mit dem Nanomanipulator festgehaltenen
Lamelle entfernt werden S7. Zur Inspektion wird die Lamelle in ein
Analysegerät, z. B. in den Analyse-Strahlengang eines Transmissionselektronenmikroskops überführt
S8 und mit dem Elektronenstrahl durchstrahlt und damit inspiziert
S9.
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Die
Art des Precursorkomplexes und des abzuscheidenden Materials sind
variierbar, solange ein voraktivierender oder autokatalytischer
Prozess möglich ist. Zweckmäßige Beispiele
sind die Carbonyle von Fe, Co, Ni, Mo und W, insbesondere Eisenpentacarbonyl
Fe (CD), Dicobaltoktacarbonyl Co2(CO)8 und Molybdän- sowie Wolframhexacarbonyl
Mo(CO)6 bzw. W(CO)6.
Allgemeiner formuliert sind flüchtige Verbindungen, z.
B. Organyle oder Komplexverbindungen der Elemente in den Nebengruppen
VA bis VIIIA, IB oder IIB des Periodensystems der Elemente in den
Perioden 4 bis 6 (ohne Tc) geeignet. Es können auch mehrere
Precursormaterialien gleichzeitig oder sequentiell abgeschieden
werden. Auch die Zugabe von Additiv-Gasen zur Veränderung
der Schichteigenschaften oder Erhöhung ihrer Reinheit oder
Homogenität sind möglich. Ferner ist es möglich,
den Gehalt an Verunreinigungen, beispielsweise einen Kohlenstoff-
oder Sauerstoffgehalt der Schutzschicht durch vorübergehende Temperaturerhöhung
auf z. B. 400°C–600°C und/oder die Zugabe
von Reaktionsgasen zu verringern, bevor die Schutzschicht vervollständigt
wird. Die Abscheidungseffizienz ist allgemein größer
als 0,05 Atome/e– oder in ausgewählten
Ausführungsformen größer als 1 Atom/e–. An Stelle von Metall-Carbonylen
können in einigen Anwendungen andere Organyle, z. B. Dimethyl-Platin(II)-Trifluoroacetylacetonat,
Pt(Acac)2 oder C-freie anorganische Komplexverbindungen eingesetzt
werden. Der Precursor sollte bei Raumtemperatur oder unter gelinder
Erwärmung, beispielsweise bis 120°C, hinreichend
flüchtig, insbesondere flüchtiger als das abgeschiedene
Material selbst, aber bei etwas weiter erhöhter Temperatur noch
stabil sein, so dass keine spontane thermische Zersetzung während
der Zufuhr eintritt. In Beispielen wird das Precursorgas bis auf
10°–50° unterhalb der Zersetzungstemperatur
des Precursors erwärmt, so dass dieser in ausreichender
Konzentration in der Gasphase vorliegt. In Beispielen wird das Substrat auf
10°–50° unterhalb der Zersetzungstemperatur
erwärmt, so dass sich das Precursorgas andererseits nicht
erheblich thermisch zersetzt oder spontan auf der gesamten Substratoberfläche
abscheidet, und auch genügend lange adsorbiert bleibt,
um die Abscheidung in quantitativ signifikantem Ausmaß erst unter
dem Einfluss des Elektronenstrahls zu bewirken.
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Ein
Precursor kann unter solchen Bedingungen in der Gasphase an den
Ort der zu präparierenden Lamelle gebracht werden, vermag
dort an der Substratoberfläche zunächst adsorbiert
zu werden, um dann unter dem Einfluss des Elektronenstrahls begleitet
von der Desorption seiner Ligandenmoleküle zu zerfallen.
In Ausführungsbeispielen sind unter Voraktivierung und/oder
Katalyse hergestellte Metallschichten relativ arm an Kohlenstoff
und Sauerstoff, im Vergleich zu herkömmlich mit einem Elektronenstrahl
hergestellten Schutzschichten. Eine Abscheidung mit Voraktivierung,
beispielsweise eine thermisch unterstützte Elektronenstrahlabscheidung kann
unter diesen Bedingungen schneller ablaufen als eine ionenstrahlunterstützte
Abscheidung, vermeidet aber Beschädigungen der zu untersuchenden Strukturen
des Substrats oder Verunreinigungen durch Implantation der Primärionen
des Strahls.
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Ein
Beipiel ist Eisenpentacarbonyl (Fe(CO)5),
aus welchem auf einem auf 100°C–150°C,
insbesondere auf 120°C–125°C erwärmten
Substrat eine im Vergleich zur herkömmlichen EBID ohne
Voraktivierung kohlenstoffarme Eisenschicht abgeschieden werden
kann, und zwar weitaus schneller oder effektiver (> 100 μm3/μC) als dies bei Raumtemperatur
mit einem Elektronenstrahl möglich wäre (ca. 0,15 μm3/μC), oder insbesondere auch schneller
als die Abscheidung mit einem Ionenstrahl gelingt.
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Zum
Vergleich wurde unter ansonsten ähnlichen Bedingungen einerseits
bei Raumtemperatur eine Eisenschicht aus einem Eisenpentacarbonyl-Precursor
bei 1,25·10–5 mbar Kammerdruck,
20 kV Elektronenenergie und 2,07 nA Strahlstrom auf einem Areal
von 10 × 20 μm2 abgeschieden;
die erhaltene Dicke betrug ~4 nm in 40 min. Diese Effizienz von
ca. 1,6 μm3/μC wäre
für praktische Belange zu gering. Andererseits wurde bei
wiederum 1,25·10–5 mbar
Druck, 20 kV Elektronenenergie und 2,07 nA Strahlstrom, aber 120°C
Substrattemperatur eine Eisenschicht aus einem Eisenpentacarbonyl-Precursor auf
einem Areal von 5 × 25 μm2 abgeschieden;
die erhaltene Dicke betrug in diesem Fall ~150 nm in 80 sec. Daraus
errechnt sich eine Effizienz von etwa 113 μm3/μC,
also etwa 700mal mehr als bei Raumtemperatur. Mit dieser Effizienz
kann eine Lamellenschutzschicht zügig hergestellt werden
(ohne die weiteren Untersuchungsschritte über Gebühr
aufzuhalten und) ohne Beschädigungen der zu untersuchenden Substratstrukturen
durch Ionenstrahlen befürchten zu müssen.
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Ein
besonderer Vorteil beispielhafter Verfahren ist in einigen Ausführungsformen
die hohe Abscheidungsrate, die in einigen Anwendungen den Einsatz
eines Ionenstrahls zu Abscheidungszwecken obsolet macht. Der Ionenstrahl
wird dann nurmehr zur Präparation der Lamelle oder wegen
seiner gezielt amorphisierenden Wirkung zur Planarisierung benötigt.
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Ein
weiterer Vorteil bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Metallabscheidung ist die hohe Reinheit des abgeschiedenen Metalls,
was sich hinsichtlich der Leitfähigkeit günstig
auswirkt.
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Grundsätzlich
kann das vorgeschlagene Prinzip mit geeigneten Precursorgasen oder
Reaktivgasen auch auf andere Bereiche angewendet werden, also beispielsweise
für Ätzprozesse oder für Templates für
nachfolgende Abscheidungen. Beispielsweise können erfindungsgemäße
oder erfindungsgemäß hergestellte Abscheidungen
auch als Markierungen, z. B. für Ausrichtungszwecke, oder
als leitfähige Strukturen dienen, z. B. als Schutz gegen Aufladung
oder zur Leitungsreparatur.
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In
einer typischen Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens in der
Halbleiterindustrie resultiert eine Lamelle aus einem Halbleitersubstrat, die
eine metallene Kantenschicht aufweist, z. B. aus Eisen, Wolfram,
Molybdän, Gold oder Platin. Die Dicke der Lamelle wird
zweckmäßig so gewählt, dass ihre absorbierende
Wirkung auf einen durchtretenden Analyse-Elektronenstrahl nur so
groß ist, dass die Restintensität der transmittierten
Elektronen noch zur Analyse ausreicht. Dazu kann ein gewünschter Grenzabsorptionswert
festgelegt werden, der dann durch den Elektronenstrahl-Absorptionskoeffizienten dividiert
wird, um die maximal tolerable Lamellendicke zu ermitteln. In Ausführungsformen
ist eine Differenz der dekadischen Logarithmen der eingestrahlten
und der minimal trans mittierten Strahlintensität der Grenzabsorpionswert;
der ist beispielsweise 2 oder 1, d. h. mindestens ein Hundertstel
(Lg(100/1) = 2) bzw. ein Zehntel (Lg(10/1) = 1) der eingestrahlten Leistung
wird transmittiert.
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Wegen
der Vermeidung eines Ga-Ionenstrahls ist die Lamelle in erfindungsgemäßen
Ausführungsformen in einem Bereich direkt unterhalb des Schutzstreifens
im Wesentlichen galliumfrei. In diesem Bereich unterhalb des Schutzstreifens
befinden sich vorwiegend die zu untersuchenden Bereiche in dem Halbleitersubstrat.
Allfällige Ga-Kontaminationen stammen aus den seitlich
eintretenden Ga-Ionen während der Herstellung der Frontflächen
der Lamelle. Durch einen niederenergetischen Ar-Ionenstrahl (100–500
eV) können diese aber entfernt werden. Zumindest sind in
Ausführungsformen elektronenmikroskopisch keine aus auftreffenden
Ionen des Strahls verursachten Beschädigungen feststellbar.
In Ausführungsformen wird als Ionenquelle eine Be-Si-Au-Legierung
eingesetzt, oder Helium.
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Die
in erfindungsgemäßen Ausführungsformen
aus Metallcarbonylen hergestellte Schutzschicht weist wenigstens
40% Metallatome neben hauptsächlich Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen auf,
oder in Ausführungsformen wenigstens 60 Metallatome.
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Das
eingesetzte Precursorgas kann folgende Eigenschaft haben: Zum einen
dissoziiert das Precursorgas in Bestandteile, wenn es aktiviert
wird. Zum anderen ist es selbstkatalytisch, womit gemeint ist, dass
dann, wenn aus dem Precursorgas erst einmal eine Anfangsschicht
abgeschieden ist, das Precursorgas auf der bereits abgeschiedenen
Schicht oder in der Nähe davon ohne oder mit nur geringer Energiezufuhr
bei leicht erhöhten oder üblichen Umgebungstemperaturen,
in Ausführungsformen zwischen 0°C und 50°C,
selbständig weiter dissoziiert und abscheidet. Als derartige
Precursorgase kommen Metallorganyle, insbesondere Metallcarbonyle in
Betracht. Die Metallcarbonyle dissoziieren in den einmal aktivierten
Oberflächenbereichen – und nur dort – unter
Abgabe von Kohlenmonoxid in Metallatome sowie geringfügige
Kohlenstoff- und Sauerstoffreste, die an der Oberfläche
verbleiben. Dadurch scheidet eine Schicht ab, die die Metallatome
sowie Kohlenstoff und Sauerstoff aufweist. Sobald eine Anfangsschicht
abgeschieden ist, dissoziieren an der Anfangsschicht adsorbierende
Metallcarbonylmoleküle aufgrund der reduzierten Aktivierungsenergie weiter,
so dass das Schichtwachstum sich selbständig fortsetzt,
ohne dass eine weitere Aktivierung durch einen Elektronenstrahl
oder einen sonstigen energiereichen Strahl wie einen Ionenstrahl
oder einen Lichtstrahl erforderlich wäre. Der weitere Abscheidungsprozess
kann aber in Ausführungsformen durch Zuführen
eines solchen energiereichen Strahls zusätzlich unterstützt
werden.
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Ein
derartiges Precursorgas hat die Eigenschaft, dass die Anwesenheit
bereits dissoziierter Bestandteile des Precursorgases zu einer Reduzierung
der Aktivierungsenergie für eine Dissoziation führt.
Die aufgebrachte Schutzschicht weist demzufolge eine unmittelbar
auf der Oberfläche abgeschiedene erste Schicht auf, die
aus einem solchen Precursorgas abgeschieden ist.
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Der
Fachmann wird erkennen, dass die oben beschriebenen Beispiele nur
exemplarisch und nicht limitierend zu verstehen sind, und dass insbesondere auch
Varianten dazu und Modifikationen daran möglich sind, ohne
den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/051937
A2 [0003]
- - WO 2008/051880 A2 [0004]
