(57)【要約】本発明は、ターゲット上の衝突点に集束イオン・ビームを向け、さらにこの衝突点に前駆物質ガスを向け、このイオン・ビームによって前駆物質ガスが分解してターゲット上に高抵抗率を示す構造を堆積することによって、ターゲット上に微小高抵抗率構造を作る方法を提供する。前駆物質ガスは、第１および第２の化合物の各々がイオン・ビームの存在する状態に単独に適用される場合に導電層を形成する第１の化合物と、絶縁層を形成する第２の化合物とを含むのが好ましい。
2004525256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット上に高抵抗率材料を作る方法であって、集束イオン・ビームを前記ターゲット上の衝突点の方に向けることと、１つまたは複数の前駆物質ガスを前記衝突点の方に向けることを含み、前記イオン・ビームによって前記前駆物質ガスが分解して、前記ターゲット上に高抵抗率材料を堆積する方法。
【請求項２】
１つまたは複数の前記前駆物質ガスが、イオン・ビームの存在するターゲットに単独で当てられたときに前記イオン・ビームの存在する状態で分解して導電性材料を生成する第１の前駆物質化合物と、前記イオン・ビームの存在するターゲットに単独で当てられたときにイオン・ビームの存在する状態で分解して絶縁材料を生成する第２の前駆物質化合物とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高抵抗率材料が、平方当たり約５×１０4Ωから約７×１０4Ωの抵抗率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の前駆物質化合物が、有機金属化合物を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の前駆物質化合物が、白金またはタングステン有機金属化合物を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の前駆物質化合物が、シリコンを含む化合物を堆積する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の前駆物質化合物が、シロキサン化合物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の前駆物質化合物が、ＯＭＣＴＳまたはＴＭＣＴＳを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲットに堆積された高抵抗率材料が構造を形成し、前記構造が９００メガオームよりも小さな抵抗を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲットに堆積された高抵抗率材料が構造を形成し、前記構造が１メガオームから１００メガオームの抵抗を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
集束イオン・ビームを前記ターゲット上に向けることが、５００μｍよりも短い長さおよび０．５メガオームよりも大きな抵抗を有する高抵抗率構造を堆積するように、前記集束イオン・ビームを向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ターゲット上に高抵抗構造を作る方法であって、
集束イオン・ビームの存在する状態で第１の前駆物質化合物および第２の前駆物質化合物を供給するステップと、
前記ターゲット上に構造の堆積を生じさせるステップとを含み、
前記第１および第２の前駆物質化合物の存在によって、前記構造が高抵抗率を示すようにする方法。
【請求項１３】
前記構造の抵抗が、前記構造の長さまたは幅を制御することで制御可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
堆積速度が、前記第１および第２の前駆物質化合物の相対的な濃度に従って制御可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記高抵抗構造が、導電層と非導電層の間に境界層を示す、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記高抵抗構造が、１０ボルトよりも大きな電圧範囲にわたって直線的な電圧電流関係を示す、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記構造が、１メガオームから９００メガオームの間の２点プローブ法と４点プローブ法の両方で測定されるような抵抗を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記構造が、１メガオームから１００メガオームの間の２点プローブ法と４点プローブ法の両方で測定されるような抵抗を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
荷電粒子ビーム・システムであって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内の荷電粒子の供給源と、
前記荷電粒子を試料に衝突するビームに集束するための集束デバイスと、
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の供給源とを含み、１つまたは複数の前記前駆物質ガスが、前記荷電粒子ビームによって分解されるときに、高抵抗率を有する導電性材料を堆積するガスである荷電粒子ビーム・システム。
【請求項２０】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源が、絶縁体前駆物質化合物の供給源と導体前駆物質化合物の供給源を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源の供給源が、シロキサン化合物の供給源と有機金属化合物の供給源を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源が、平方当たり約５×１０4Ωから約７×１０4Ωの抵抗率を有する材料を堆積する１つまたは複数の前駆物質ガスの供給源を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源が、１メガオームから１００メガオームの抵抗を有する微小構造を堆積するのに適した１つまたは複数の前駆物質ガスの供給源を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
金属原子およびシリコン原子を含み、０．５メガオームから９００メガオームの抵抗を示し、かつ集束イオン・ビーム補助堆積で堆積された、電子基板上の微小高抵抗率構造。
【請求項２５】
抵抗が、３メガオームから１００メガオームの間である、請求項２４に記載の構造。
【請求項２６】
抵抗率が、平方当たり約５×１０4Ωから約７×１０4Ωの材料に含まれる、請求項２４に記載の構造。
【請求項２７】
前記金属原子が、タングステンまたは白金原子を含む、請求項２４に記載の構造。
【請求項２８】
約１メガオームから約２メガオームの間の接触抵抗を有する、請求項２４に記載の構造。
【請求項２９】
１００マイクロメートルより短い長さを有する、請求項２４に記載の構造。
【請求項３０】
１０００マイクロメートルより短い長さを有する、請求項２４に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電気抵抗率を有する導電性微小構造を製造するために荷電粒子ビーム・システムを使用することに関し、特に、電子回路要素を製造するために集束イオン・ビーム・システムを使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）は、１マイクロメートル（μｍ）の１０分の１よりも小さなスポットに集束することができる。小さなスポット・サイズであるために、集束イオン・ビーム・システムは、微小構造を作り、また変更するために使用される。集束イオン・ビームは、スパッタリングまたはエッチングによって、すなわち、ターゲット表面から原子または分子を物理的にたたき出すことによって、材料を微細機械加工することができる。集束イオン・ビームは、また、試料表面に付着しイオン・ビームの存在する状態で分解してその表面に堆積物を残す前駆物質ガスを使用して、材料を堆積するためにも使用することができる。ＦＩＢシステムは、新しい接続を作るように金属経路を堆積することによって、および接続を除去するように金属経路をエッチングすることによって、試作集積回路を変更するために半導体産業で広く使用されている。ＦＩＢシステムを使用して回路を変更することで、フォトリソグラフィ・マスク変更の長いプロセスを行うことおよびひっかき傷のために新しい回路を製造することなしに、回路設計者は、回路の変形物を試験することができるようになる。
【０００３】
ＦＩＢシステムを使用して導電性経路を堆積するために、集束イオン・ビームが導体を堆積すべき領域を走査している間に、システム・オペレータは、代表的にはタングステン・ヘキサカルボニルのような有機金属化合物である前駆物質ガスのジェットを試料の表面に向ける。ビームが衝突する領域だけに金属層が堆積される。イオン・ビームを１マイクロメートルの１０分の１より小さな直径に集束することができるので、非常に微細な導体を堆積することができる。イオン・ビーム補助堆積プロセスは、例えば、「Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｆｉｌｍ」のＫａｉｔｏ等の米国特許第４，８７６，１１２号明細書、および「Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｓ」のＴａｏ等の米国特許第５，１０４，６８４号明細書に記載されている。
【０００４】
また、絶縁材料を堆積するためにイオン・ビーム・プロセスを使用することも知られている。電気絶縁材料は、例えば、新しい導電経路が既存の導体に電気的に接触するのを防ぐように、導電経路を堆積する前に堆積することができる。「Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ」のＰｕｒｅｔｚの米国特許第５，８２７，７８６号明細書には、電気絶縁材料を堆積する手順が記載されている。
【０００５】
時々、回路設計者は、上述の堆積金属導体よりも大きな電気抵抗を有する導電性要素を自分の回路に組み込む必要がある。前駆物質ガスの分解によってタングステンまたは他の金属系材料を堆積する現在のイオン・ビーム堆積法では、高い電気抵抗を有する導体を堆積することができない。
【０００６】
特定の導体の電気抵抗は、材料自体の特性であるその導体の抵抗率と、その導体の寸法とによって決定される。抵抗は、抵抗率を導体の断面積で割り導体の長さを掛けたものに等しい。すなわち、同じ抵抗率を有する材料で構成された導体では、より長い導体がより短いものよりも大きな抵抗を有し、さらにより薄い導体がより厚いものよりも大きな抵抗を有する。
【０００７】
一般的なイオン・ビーム堆積材料の抵抗率は、一般に、１００マイクロオーム・センチメートルから５００マイクロオーム・センチメートルの間の範囲にある。この抵抗率値はバルク金属の抵抗率値よりも遥かに高いが、微小回路接続の一般的な微小寸法では、結果的に、ほぼ１００オームの一般的な抵抗となる。そのような低抵抗は、実質的に、それが接続する点間の短絡である。
【０００８】
現在、高抵抗を有する導体を堆積する唯一の方法は、長細い導体を堆積することである。導体を長くするために、導体を巻線経路で堆積することがしばしば必要になる。たとえそうしても、この方法で実際に得ることができる最も高い抵抗は、数千オームである。１メガオームから１００メガオームまでの範囲の抵抗を有する構造を製造する方法はない。
【０００９】
高抵抗構造を作ることができると、特にアナログ回路の回路変更に数多くの用途がある。
【特許文献１】
米国特許第４，８７６，１１２号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，１０４，６８４号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，８２７，７８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、高電気抵抗を有する微小導電性構造を提供することである。本発明は、そのような構造を集積微小電子回路に作るのに特に申し分なく適している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、荷電粒子ビームを使用して１つまたは複数の前駆物質ガスを活性化することを必要とし、それによって、イオン・ビーム堆積金属材料の抵抗率とイオン・ビーム堆積絶縁材料の抵抗率との間の抵抗率を有する材料を堆積する。荷電粒子ビームおよび１つまたは複数の前駆物質ガスの流れの位置付けを制御することで、高抵抗率導電材料を正確に堆積して所定の抵抗を有する微小構造を形成することができる。
【００１２】
好ましい前駆物質ガスは、２つのガス化合物、すなわち、荷電粒子ビームが存在し他のガスが存在しない状態でターゲットに向けられたときに導電性材料の堆積をもたらす第１のガス化合物と、荷電粒子ビームが存在し他のガスが存在しない状態でターゲットに向けられたときに絶縁材料の堆積をもたらす第２のガス化合物とを含む。
【００１３】
前述のことは、次の本発明の詳細な説明をより適切に理解することができるようにするために、本発明の特徴および技術的な利点の概要をむしろ広く述べている。本発明の他の特徴および利点は、以下で説明する。当業者は理解すべきことであるが、開示される概念および具体的な実施形態は、本発明の同じ目的を実施するために、修正または他の構造の設計の基礎として容易に利用することができる。そのような同等な構造物は、添付の特許請求の範囲に示されるような本発明の精神および範囲から逸脱しないことも、当業者は理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明および本発明の利点をより完全に理解するために、ここで、添付の図面に関連して行われる次の説明を参照する。
【００１５】
図１は、本発明の好ましい実施形態を実施するために使用される一般的な集束イオン・ビーム・システム８を模式図化して示す。集束イオン・ビーム・システム８は上部首部１２を有する真空容器１０を含み、この上部首部１２の中には、液体金属イオン源１４と、抽出装置電極および静電光学系を含む集束カラム１６とが位置付けされている。イオン・ビーム１８は、イオン源１４からカラム１６の中および２０で模式的に示される静電偏向機構の間を通って試料２２に向かう。この試料２２は、例えば、下部チャンバ２６内の可動ＸＹステージ２４に位置付けされた半導体デバイスを含む。下部チャンバ２６は、バルブ６２で真空容器１０から真空分離することができる。
【００１６】
イオン・ポンプ２８のような超高真空ポンプが、首部１２を排気するために使用される。チャンバ２６は、真空制御器３２の制御下で、ターボ分子および機械ポンプ装置３０で排気される。真空システムによって、チャンバ２６内は、約１×１０-7Ｔｏｒｒから５×１０-4Ｔｏｒｒの真空度になる。本発明に従って前駆物質ガスが供給されるとき、チャンバ背景圧力は一般に約１×１０-5Ｔｏｒｒである。
【００１７】
高電圧電源３４は、液体金属イオン源１４ならびに集束カラム１６内の適切な電極に接続されて、ほぼ１ＫｅＶから６０ＫｅＶまでのイオン・ビーム１８を形成し、それを下方に向けて送り出す。パターン発生器３８によって与えられる所定のパターンに従って動作する増幅器付き偏向制御器３６が偏向板２０に結合される。この偏向板２０によって、ビーム１８が制御されて試料２２の上面に対応するパターンを描く。いくつかのシステムでは、当技術分野でよく知られているように、偏向板は最終レンズの前に配置される。
【００１８】
イオン源１４は、一般に、ガリウム・イオンの金属イオン・ビームを供給する。ただし、他のイオンおよびマルチカスプ（multi-cusp）または他のプラズマ・イオン源のようなイオン源を使用することができる。イオン・ミリング、増速エッチング、材料堆積によって試料２２の表面を修正するためか、試料２２の表面の像を形成するためかいずれかのために、一般に、イオン源を試料２２で１０分の１マイクロメートル以下の幅のビームに集束させることができる。像形成のための二次イオンまたは電子放出を検知するために使用される荷電粒子増倍器４０は、増幅器付きビデオ回路４２に接続され、ビデオ回路４２はビデオ・モニタ４４を駆動し、このビデオ・モニタは制御器３６からの偏向信号も受け取る。チャンバ２６内の荷電粒子増倍器４０の位置は、異なる実施形態で変化することがある。走査型電子顕微鏡４１は、それの電源および制御装置４５と共に、随意にＦＩＢシステム８を備える。
【００１９】
ＦＩＢシステム８は、ガス蒸気を導入し試料２２の方に向ける流体送出システム４６を含む。本発明の譲受人に譲渡された、「Ｇａｓ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」のＣａｓｅｌｌａ等の米国特許第５，８５１，４１３号明細書には、多数の供給源から流体を同時に送出することができる適切な流体送出システム４６が記載されている。図２は、流体送出システム４６の部分的な拡大図を示す。流体送出システム４６は、濃縮装置４８および対応する延長アーム５２を有する１つまたは複数の流体導管５０を含む。濃縮装置４８は、イオン・ビーム１８の通過を可能にする開口５４および流体導管５０を受け入れるための引入口を含む。流体は、延長アーム５２を通過し、濃縮装置４８によって集束イオン・ビーム１８の衝突点の試料２２上に濃縮される。もしくは、ガス送出システム４６は、それぞれガス経路の終端にノズルを有する２つの独立したガス供給源を含み、ガス状化合物の２つのジェットを集束イオン・ビームの衝突点の方に向けてもよい。他のガス送出システムが、「Ｇａｓ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」のＲａｓｍｕｓｓｅｎの米国特許第５，４３５，８５０号明細書に記載されている。
【００２０】
加熱または冷却することができるステージ２４上に試料２２を挿入するために、ドア６０（図１）が開かれる。ドアは、システムが真空になっている場合に開かないようにインターロックされている。高電圧電源は、イオン・ビーム１８を付勢し集束させるために、イオン・ビーム・カラム１６の電極に適切な加速電圧を供給する。集束イオン・ビーム・システムは、例えば、本出願の譲受人であるオレゴン州、ヒルズバラのＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。
【００２１】
本発明に従って、試料２２の衝突点に集束イオン・ビーム１８を向け、さらに１つまたは複数の前駆物質ガスをイオン・ビーム衝突点に向けることによって、高抵抗率材料が試料２２に堆積される。イオン・ビームによって前駆物質ガスが分解して高抵抗率を示す構造をターゲット上に堆積するようになる。集束イオン・ビームの位置付けを制御することで、正確に定められたパターンで高抵抗率材料を堆積することができる。１つまたは複数の前駆物質ガスの流れを制御することで、堆積される構造の抵抗を制御することができる。
【００２２】
好ましい実施形態では、２つの独立したガス注入システムが、２つのガス化合物を集束イオン・ビームの衝突点に同時に供給するように動作する。個別に注入されると、第１の化合物はイオン・ビームの存在する状態で分解して導電性材料を堆積する。個別に注入されると、第２の化合物はイオン・ビームの存在する状態で分解して電気絶縁材料を堆積するように動作する。集束イオン・ビームの存在する状態で両方の化合物が同時に試料に向けられるとき、高抵抗率材料が堆積される。
【００２３】
１つの好ましい実施形態では、第１の化合物は、金属前駆物質、例えばタングステン・ヘキサカルボニルのような有機金属化合物を含み、第２の化合物は、絶縁材料前駆物質、例えばテトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）のようなシロキサン化合物を含む。図３は、本発明の好ましい方法のステップを示す。ステップ２００で、下部チャンバ２６のドア６０を通してＸＹステージ２４上に試料２２が載せられる。ステップ２０２で、下部チャンバ２６は排気され、バルブ６２が開けられて、集束イオン・ビーム１８に試料２２に通じる経路を与える。ステップ２０４で、ＸＹステージ２４が動かされて、試料２２上の高抵抗材料を堆積すべき部分を集束イオン・ビーム１８の走査領域内に位置付けする。ステップ２０６で、絶縁体前駆物質のガス化合物が試料２２に向けて送られる。同時に、ステップ２０８で、導体前駆物質のガス化合物が試料２２に向けて送られる。前駆物質のガス化合物が試料２２に向けて送られている間に、ステップ２１０で、イオン・ビーム１８が、堆積すべき構造に対応するパターンで方向付けされる。堆積すべきパターンは、システム・オペレータがモニタ４４上で指定することができ、パターン発生器３８によって、増幅器付き偏向制御器３６は、ビーム１８が指定されたパターンを走査するように偏向電極２０を制御するようになる。随意のステップ２１２は、集束イオン・ビームを使用して堆積された構造をトリミングして、高い精度で所望の抵抗値を有する構造が得られることを示す。
【００２４】
一実施形態では、ステップ２０６で、濃縮装置４８から、またはガス注入システム４６のノズルから試料２２にシロキサン化合物を向けることが必要である。ほんの少量のシロキサンが必要であり、ＦＥＩ８０００シリーズのＦＩＢシステムにおいて、ガス注入システム４６を０．２Ｔｏｒｒのバラトロン圧力設定値に調整することで、適切な量のシロキサンが供給されることを、出願者は見出した。当業者は理解するであろうが、チャンバ内の試料のガス圧力は、ガス注入システムの圧力に間接的に関係しているだけである。必要な圧力は、システムごとに変化し、所望の結果が達成されるまで圧力を変えることで容易に決定することができる。シロキサン濃度を高くすると、成長が速くなり接触抵抗が増加するようになるが、堆積された構造の導電率に変化はないことが分かった。一実施形態では、ステップ２０８で、試料２２に向けられる金属堆積用の標準的な前駆物質を方向付けすることが必要である。シロキサン・ガスと金属堆積前駆物質ガスが、濃縮装置４８の中および試料２２の表面近くで混合する。ガスごとに別個のノズルが使用される場合、濃縮装置ではなくて試料２２の表面近くでガスは混合する。ガスの送出および混合の方法は１つの方法に限定されるものではなく、イオン・ビームの衝突点の表面にガスを送出するどのような方法も好適である。前駆物質化合物には、予め混合してただ１つのガス配送システムを通して流すことができるものがあるが、いくつかの前駆物質ガスは、反応し易く、前以って混合すべきでない。
【００２５】
一実施形態では、ステップ２１０は、堆積すべき構造に適切であるような、ピクセル間隔およびビーム停止時間のような従来のビーム・パラメータ設定値を使用して、５６９ピコアンペア、５０キロボルトのビームを試料２２に向けることを含む。例えば、一般的なピクセル間隔は０．０７マイクロメートルであり、主イオン・ビームは各ピクセルに約０．５マイクロ秒間とどまる。一般的なリフレッシュ速度、すなわち各ピクセルに戻るのに必要な時間はおおよそ３，５００マイクロ秒である。当技術分野では知られているように、真空チャンバから排出しなければならない未反応前駆物質ガスを最小限にしながら、停止時間中に表面に付着した前駆物質ガスをイオン・ビームで無くすることを回避するように、イオン・ビーム・パラメータおよびガス流パラメータが調節される。
【００２６】
イオン・ビームの存在する状態で、絶縁体前駆物質と導体前駆物質を同時に流すことで、比較的高い抵抗率を示す導電性金属構造の堆積がもたらされる。金属堆積用の前駆物質ガスには、白金またはタングステン有機金属化合物または無機化合物ならびに他の導体の化合物を含んでもよい。そのような有機金属化合物の流量は、一般に、前駆物質材料が保管されているチャンバの温度を制御することで制御できる。絶縁材料前駆物質化合物として使用するのに適したシロキサン化合物には、ＴＭＣＴＳおよびオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）がある。シロキサン化合物は、米国特許第５，８５１，４１３号明細書に記載されているガス送出システムのようなバルブ付き流体送出システムを必要とする。
【００２７】
出願者は本発明の方法を使用して、様々な試料に様々な大きさの構造を生成した。特に、堆積された高抵抗率構造の抵抗率と接触抵抗の両方を測定することができる４点プローブ構成を有する試験ウェーハを形成した。４点プローブ法を使用して、非常に多様な構造を試験して、それらの抵抗特性を求めた。堆積された抵抗構造の抵抗率は、平方当たり約５×１０4Ωから７×１０4Ωと測定された。
【００２８】
接触抵抗が測定され、１メガオームから２メガオームであることが分かった。ただし、接触抵抗は、使用される前駆物質ガスによって変わるかもしれない。さらに、２点プローブ法と４点プローブ法の両方で測定された堆積構造は、１０ボルトより大きな電圧範囲にわたって直線的な電流電圧特性を示した。直線的な電圧電流範囲内の電圧は、一般的な集積回路の動作に適している。
【００２９】
本発明に従って堆積された構造の抵抗は、抵抗堆積物の幅および長さを変えることで変えることができ、したがって、特定の抵抗値を達成することができるようになる。２点プローブ法と４点プローブ法の両方で測定された構造の抵抗は、堆積された導体の幅に逆比例した。したがって、所望の抵抗の構造は、適切な幅の高抵抗率導体を堆積することで作ることができ、この適切な幅は、堆積プロセスを特定の前駆物質化合物および流量およびイオン・ビーム・パラメータに関して一度特定すると、容易に決定することができる。より高い精度に関して、堆積構造は、抵抗の測定に続いて堆積物をＦＩＢミリングして、抵抗を指定された値に高めることができる。一般的な構造は、集束イオン・ビームで現在堆積される構造の一般的な幅を持つことができる。そのような幅は、数マイクロメートルよりも小さいか、１マイクロメートルよりも小さいか、または０．５マイクロメートルよりも小さいことさえある。
【００３０】
本発明の方法で、例えば、長さが１０００μｍよりも小さく、かつ１００キロオームよりも大きな、５００キロオームよりも大きな、１メガオームよりも大きな、１０メガオームよりも大きな、または２５メガオームよりも大きな抵抗を有する抵抗構造を製造することができる。また、本発明は、例えば、それらの抵抗を有し長さが５００μｍよりも小さな、または２５０μｍよりも小さな構造を製造することもできる。本発明は、長さが１００μｍよりも小さく、かつ１００キロオームよりも大きな、５００キロオームよりも大きな、１メガオームよりも大きな、５メガオームよりも大きな、または１０メガオームよりも大きな抵抗を有する構造を製造することができる。
【００３１】
例えば、長さが約２５０μｍである幅０．４μｍの構造は、約２５メガオームの固有抵抗を有する。長さ約５０μｍで幅約５μｍの構造は、約５００キロオームの固有抵抗を有する。幅約１マイクロメートルで長さ１００μｍの構造は、約４から５メガオームまでの固有抵抗を有する。非常に長い導体は、ほぼ９００メガオームまでの抵抗を有する構造を形成するように巻線パターンで堆積することができ、極端に短く幅の広い導体は、主に接触抵抗で制限された抵抗を有する。
【００３２】
堆積成長の速度および接触抵抗は、堆積物を形成するために使用される化合物の混合物中のシロキサン濃度と共に増加することが分かったが、シロキサン濃度は導電率を変化させるとは思われない。厚さだけが異なる構造は、同じ導電率を示すことが分かっている。したがって、成長が進むにつれて構造の組成が変化すると考えることができる。実際、構造の断面を調べることで、境界層の下に形成された第１の導電層と境界層の上の第２の非導電層の間に形成された異なる境界層が明らかになる。境界層を形成するのに必要なイオン量は、約０．３ナノクーロン毎平方マイクロメートル（ｎＣ／μｍ2）である。
【００３３】
本発明は、非現実的な長さの導体を形成する必要なしに、数キロオームより遥かに大きな抵抗を示す高抵抗構造の堆積を可能にする。逆に言えば、本発明は、実質上絶縁であるほどには高くない抵抗値の実現を可能にする。特に、本発明は、約１メガオームから約９００メガオームの抵抗を示す構造の製造を可能にし、約１００メガオームより小さく、かつ約３メガオーム、約５メガオーム、または約１０メガオームよりも大きな抵抗を有する構造が容易に製造可能である。前駆物質材料を追加して決まった手順の実験が行われるとき、使用可能な抵抗の範囲は、本発明の原理から逸脱することなく増加する。多くのそのような前駆物質は、科学文献に記載されている。異なる前駆物質材料で、異なる抵抗率または異なる接触抵抗を有する構造を堆積して、より大きな抵抗またはより小さな抵抗を有する構造を得ることができる。堆積される構造の抵抗の下限は接触抵抗によって決定されるので、本発明の原理から逸脱することなく、接触抵抗の減少した、したがって全体的な抵抗の減少した構造を、異なる前駆物質ガスで製造することができる。
【００３４】
２つの前駆物質ガス化合物が試料に向けられるとき、この２つの前駆物質化合物は、２つの前駆物質ガスであると考えることができ、または２つの化合物で構成された単一前駆物質ガスであると考えることができる。本発明は集束イオン・ビームを使用するものとして説明するが、前駆物質には、電子ビームのような他の種類の荷電粒子ビームを用いるようにしてもよい。
【００３５】
本発明およびその利点を詳細に説明したが、理解すべきことであるが、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、ここで様々な変化物、代替物および変更物を作ることができる。さらに、本出願の範囲は、明細書で述べたプロセス、機械、製造、材料の組成、手段、方法およびステップの特定の実施形態に制限されることを意図しない。本発明の開示から当業者は容易に理解するように、ここで説明した対応する実施形態と実質的に同じ機能を行うか、または実質的に同じ結果を達成する、現存するかまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、材料の組成、手段、方法、またはステップは、本発明に従って使用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、材料の組成、手段、方法、またはステップを範囲内に含む意図である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従って高抵抗率材料を堆積するために使用される集束イオン・ビーム・システムを示す図である。
【図２】本発明のガス注入システムの部分を示す図である。
【図３】本発明の好ましい方法のステップを示す流れ図である。
【図１】
2004525256.tif 000003
【図２】
2004525256.tif 000004
【図３】
2004525256.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2004525256.tif 000006
2004525256.tif 000007
2004525256.tif 000008
2004525256.tif 000009
2004525256.tif 000010
2004525256.tif 000011
2004525256.tif 000012
2004525256.tif 000013
2004525256.tif 000014
2004525256.tif 000015
2004525256.tif 000016
2004525256.tif 000017
2004525256.tif 000018
2004525256.tif 000019
2004525256.tif 000020
2004525256.tif 000021
2004525256.tif 000022
2004525256.tif 000023
2004525256.tif 000024
2004525256.tif 000025
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525256.tif 000026
2004525256.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月28日(2003.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット上に高抵抗率導電性材料を作る方法であって、
集束イオン・ビームを前記ターゲット上の衝突点の方に向けることと、
１つまたは複数の前駆物質ガスを前記衝突点の方に向けることを含み、前記イオン・ビームによって前記前駆物質ガスが分解して、前記ターゲット上に高抵抗率導電性材料を堆積する方法。
【請求項２】
１つまたは複数の前記前駆物質ガスが、イオン・ビームの存在するターゲットに単独で当てられたときに前記イオン・ビームの存在する状態で分解して導電性材料を生成する第１の前駆物質化合物と、前記イオン・ビームの存在するターゲットに単独で当てられたときにイオン・ビームの存在する状態で分解して絶縁材料を生成する第２の前駆物質化合物とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つまたは複数の前駆物質ガスを前記衝突点の方に向けることが、前記第１の前駆物質化合物と前記第２の前駆物質化合物を同時に前記衝突点の方に向けることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
１つまたは複数の前駆物質ガスを前記衝突点の方に向けることが、前記第１の前駆物質化合物と前記第２の前駆物質化合物を選択的に前記衝突点の方に向けることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記高抵抗率導電性材料が、平方当たり約５×１０4Ωから約７×１０4Ωの抵抗率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の前駆物質化合物が、有機金属化合物を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の前駆物質化合物が、白金またはタングステン有機金属化合物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の前駆物質化合物が、シリコンを含む化合物を堆積する、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の前駆物質化合物が、シロキサン化合物を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の前駆物質化合物が、ＯＭＣＴＳまたはＴＭＣＴＳを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲットに堆積された高抵抗率導電性材料が構造を形成し、前記構造が９００メグオームよりも小さな抵抗を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲットに堆積された高抵抗率導電性材料が構造を形成し、前記構造が１メグオームから１００メグオームの抵抗を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
集束イオン・ビームを前記ターゲット上に向けることが、５００μｍよりも短い長さおよび０．５メグオームよりも大きな抵抗を有する高抵抗率構造を堆積するように、前記集束イオン・ビームを向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ターゲット上に高抵抗導電性構造を作る方法であって、
集束イオン・ビームの存在する状態で第１の前駆物質化合物および第２の前駆物質化合物を供給するステップと、
前記ターゲット上に導電性構造の堆積を生じさせるステップとを含み、
前記第１および第２の前駆物質化合物の存在によって、前記導電性構造が高抵抗率を示すようにする方法。
【請求項１５】
集束イオン・ビームの存在する状態で前記第１の前駆物質化合物および前記第２の前駆物質化合物を供給することが、前記第１の前駆物質化合物と前記第２の前駆物質化合物を同時に供給することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の前駆物質化合物および前記第２の前駆物質化合物を供給することが、前記第１の前駆物質化合物を第１の前駆物質出口から、さらに前記第２の前駆物質化合物を第２の前駆物質出口から供給することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の前駆物質化合物および前記第２の前駆物質化合物を供給することが、単一の前駆物質出口から前記第１の前駆物質化合物および前記第２の前駆物質化合物を供給することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
集束イオン・ビームの存在する状態で前記第１の前駆物質化合物および前記第２の前駆物質化合物を供給することが、前記第１の前駆物質化合物と前記第２の前駆物質化合物を選択的に供給することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記構造の抵抗が、前記構造の長さまたは幅を制御することで制御可能である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
堆積速度が、前記第１および第２の前駆物質化合物の相対的な濃度に従って制御可能である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記高抵抗導電性構造が、導電層と非導電層の間に境界層を示す、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記高抵抗導電性構造が、１０ボルトよりも大きな電圧範囲にわたって直線的な電圧電流関係を示す、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記構造が、１メガオームから９００メガオームの間の２点プローブ法と４点プローブ法の両方で測定されるような抵抗を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記構造が、１メガオームから１００メガオームの間の２点プローブ法と４点プローブ法の両方で測定されるような抵抗を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
荷電粒子ビーム・システムであって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内の荷電粒子の供給源と、
前記荷電粒子を試料に衝突するビームに集束するための集束デバイスと、
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の供給源とを含み、１つまたは複数の前記前駆物質ガスが、前記荷電粒子ビームによって分解されるときに、高抵抗率を有する導電性材料を堆積するガスである荷電粒子ビーム・システム。
【請求項２６】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源が、絶縁体前駆物質化合物の供給源と導体前駆物質化合物の供給源を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源の供給源が、シロキサン化合物の供給源と有機金属化合物の供給源を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源が、平方当たり約５×１０4Ωから約７×１０4Ωの抵抗率を有する材料を堆積する１つまたは複数の前駆物質ガスの供給源を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
１つまたは複数の前駆物質ガスの１つまたは複数の前記供給源が、１メガオームから１００メガオームの抵抗を有する微小構造を堆積するのに適した１つまたは複数の前駆物質ガスの供給源を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
金属原子およびシリコン原子を含み、０．５メガオームから９００メガオームの抵抗を示し、かつ集束イオン・ビーム補助堆積で堆積された、電子基板上の微小高抵抗率構造。
【請求項３１】
抵抗が、３メガオームから１００メガオームの間である、請求項３０に記載の構造。
【請求項３２】
抵抗率が、平方当たり約５×１０4Ωから約７×１０4Ωの材料に含まれる、請求項３０に記載の構造。
【請求項３３】
前記金属原子が、タングステンまたは白金原子を含む、請求項３０に記載の構造。
【請求項３４】
約１メガオームから約２メガオームの間の接触抵抗を有する、請求項３０に記載の構造。
【請求項３５】
１００ミクロンより短い長さを有する、請求項３０に記載の構造。
【請求項３６】
１０００ミクロンより短い長さを有する、請求項３０に記載の構造。
【国際調査報告】
2004525256.tif 000028