聚焦离子束淀积Pt薄膜性质的研究

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聚焦离子束(FIB)是进行亚微米及深亚微米器件进行微分析和微加工研究的强有力工具。FIB淀积Pt薄膜是FIB集成电路修改的基本手段之一。利用聚焦离子束淀积Pt薄膜的功能,可以将IC集成电路内部金属连线引出器件表面,使需要的金属层之间形成通路,达到电路修改的目的,或者制作探针测试脚以供测试分析。 本论文对FIB不同离子束流下淀积Pt薄膜的性质,从薄膜的体积、厚度和淀积速率;薄膜的成份;薄膜的电阻三个方面进行了较全面的研究。 Pt薄膜淀积的过程中,与淀积同时存在的溅射刻蚀效应使得淀积形成的Pt薄膜无论厚度或者体积都与实验预期设定值发生偏离,小束流(≤350pA)下形成的薄膜厚度与体积较设定值大,而大束流(≥1000pA)时则较小。随着离子束流增大,辅助气体反应速率更快,从而淀积速率逐渐上升;但是离子束流增大也使溅射刻蚀效应更明显,导致Pt薄膜厚度和体积不断下降,同时Pt薄膜边缘的扩展幅度更大,形貌失真越多。 Pt薄膜并非纯净的Pt,主要含有C、Pt和Ga三种元素。其中原子百分比含量最高的是为C,占三分之二左右,Pt含量约为30%,其余为Ga原子。C原子来自反应不完全的辅助气体分子,Ga原子则是高能离子入射产生注入效应引起的。辅助气体分子随着离子束流增大反应更完全,因此当辅助反应气体流量不变时,Pt的含量随离子束流增大而增加,C的含量则随之减少。束流增大也会引起离子注入效应更明显,Ga原子含量增加。 Pt薄膜的电阻比纯净Pt要大得多。实验证明两探针法测电阻对于Pt薄膜并不适用,并研究了多种测量微区薄层电阻的方法,得出改进的范德堡法较为符合FIB淀积Pt薄膜电阻的测量。
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