Herstellung von Nanometer-Strukturen mittels feinfokussiertem Ionenstrahl (FIB)

Feinfokussierte Ionenstrahlen dienen in den Gebieten der Halbleiterindustrie und Materialforschung der Mikro- und Nanostrukturierung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den beiden Hauptanwendungen von fokussierten Ionenstrahlen, dem Materialabtrag und der ionenstrahlinduzierten Materialabscheidung. Dabei wird die hochauflösende Ionensäule CANION 31Z der Firma Orsay Physics mit Stromdichten von bis zu 10 A/cm2 und mit integriertem Gassystem eingesetzt. Es wird ausführlich auf Anwendungsbeispiele von Fokussierten Ionenstrahlsystemen im Bereich der Industrie und Forschung eingegangen.
Schwerpunktmäßig wird die Abscheidung von Wolfram aus dem Precursorgas W(CO)6 (Wolframhexacarbonyl) auf Si und SiO2 als Substrat untersucht, mit dem Ziel, gut leitfähige Drähte (hier im Sinne von Leiterbahnen) mit minimalem Querschnitt herzustellen. Die Optimierung der Ionenstrahl-Parameter dieser Feinfokussierten Ionenstrahlanlage bezüglich der Abscheidung steht im Vordergrund. Dabei wird ein kurzer Einblick in die Theorie der Schichtentstehung beim Abscheidevorgang gegeben. Untersuchungen der erzeugten Strukturen entsprechend der Schichtqualität und der Strukturabmessungen werden erläutert und die Ergebnisse diskutiert. Es konnten Wolframdrähte mit einer Länge von 20 ... 100 µm, einer Breite von minimal 150 nm und einer Höhe von maximal 600 nm angefertigt werden. Die Zusammensetzung der Drähte in Abhängigkeit der Prozessparameter wurde mittels AES bestimmt. Im optimalen Fall wurden die Schichtanteile zu 80% W, 5% O, 6% C und 9% Ga ermittelt (Angaben in Atomprozent). Der spezifische Widerstand der Wolframdrähte ist im Bereich 150 ... 320 µWcm gemessen worden.