Warning: file_get_contents(/index.php/widgetsproinstance-get_css-1620646557-YXJ0aWNsZS15aS5odG1s.html?59768): failed to open stream: No such file or directory in /data/httpd/www.chattyleprechaun.com/app/site/lib/controller.php on line 536 應用分享 | 能譜技術如何助力半導體器件的微區分析?-電子顯微鏡耗材在線商城-牛津儀器
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        應用分享 | 能譜技術如何助力半導體器件的微區分析?

        發布日期:2021-11-24 00:00

              摩爾定律指出集成電路板可容納的晶體管數量每兩年會增加一倍。這一“定律”在過去50年間持續推動半導體行業向器件小型化趨勢發展,人們也有幸見證了一項偉大的技術飛躍——MOSFET節點尺寸從1970年代的10μm減小到如今的5nm。種類豐富的半導體材料決定了器件的電學性能,因此獲得各元素的準確定量結果和空間分布至關重要。

        NAND閃存芯片的元素面分布圖,數據由Extreme探測器在3 kV 下采集。

              能譜 (EDS) 技術在半導體微區分析中有廣泛應用,例如定量成分,測量膜厚及異物檢測。掃描電子顯微鏡 (SEM) 或透射電子顯微鏡 (TEM) 與能譜儀構成的技術解決方案適用于不同尺度下的顯微分析工作。根據待測樣品特點,能譜技術可被細分為SEM-EDS、STEM-SEM-EDS和S/TEM-EDS。

        SEM-EDS

              SEM-EDS適用于表面或截面分析,其空間分辨能力受X射線激發深度限制,降低加速電壓是提升SEM和EDS空間分辨率的方式之一。為了更好地表征器件中的微納結構,半導體行業對低電壓能譜分析的需求不斷增加。擁有多項優化設計的Ultim? Extreme探測器在低電壓和小工作距離條件下仍能獲得較高的X射線計數率,是實現10 nm分辨率SEM-EDS分析的不二之選。


        NAND閃存芯片的元素面分布圖,其中20 nm左右的結構清晰可見。數據由Extreme探測器在3 kV下采集并對Si Kα (1.740 keV) W Mα (1.774 keV) 進行了去卷積處理。

        STEM-SEM

              STEM-SEM是一項介于SEM和TEM之間的技術,它的再度興起得益于 SEM的高分辨率、高效率和操作簡便等特點。STEM樣品通常是由雙束電鏡定點制備的電子透明薄片,其厚度小于100 nm,也適用于TEM分析。由于消除了電子-物質交互作用體積的影響,30 kV下SEM-STEM-EDS的空間分辨率可達5 nm左右。Ultim? Extreme 和 Ultim? Max 170探測器在該模式下均能提供一流的元素成像解決方案。

        TEM下某半導體器件截面的元素定量面分布圖 (QuantMap)。此樣品包含多層結構和11種元素,且存在譜峰重疊,充分提現了半導體器件的復雜性。 

        TEM

              TEM是一項可在原子尺度對元素成像的終極顯微表征手段,在半導體研發中發揮著重要作用,例如獲得器件中微納結構的準確化學成分和關鍵尺寸。與其它技術相比,TEM分析通常耗時最長、過程最復雜且依賴先進制樣技術。TEM薄片樣品的最大直徑為3 mm,厚度須小于100 nm。為釋放TEM下能譜技術的全部潛能,牛津儀器對Ultim Max TLE系統進行了多項優化,包括增大有效固體角、取消窗口設計和增加質厚測量選項,這些措施分別提升了X射線計數率、輕元素檢測靈敏度和定量結果準確性。質厚測量也被稱為M2T (measure mass thickness),允許用戶在定量時矯正X射線吸收效應并獲得樣品厚度。

        TEM下某半導體器件截面的元素定量面分布圖 (QuantMap)。此樣品包含多層結構和11種元素,且存在譜峰重疊,充分提現了半導體器件的復雜性。

              隨著半導體工業向5 nm 以下的制程邁進,器件的缺陷尺寸和容錯率不斷下降,因此對電子顯微鏡和能譜技術的空間分辨能力提出了更高要求。本文介紹了三種主流EDS 技術間的基本區別,如需了解更多相關信息,請訪問我們的網站。



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