Nanoprobing op basis van elektronenstralen voor storingen en defecten analyse van halfgeleider componenten met sub-10 nm-technologie

De verdere schaalverkleining van halfgeleiders naar het sub-10 nm-domein bemoeilijken de detectie en visualisatie van storingen en defecten in toenemende mate. Omdat zelfs subtiele defecten een grote impact kunnen hebben op de functionaliteit en betrouwbaarheid van halfgeleiders en onderlinge verbindingen, is de detectie en analyse van deze defecten en hun oorzaak van groot belang voor de ontwikkeling van betrouwbare fabricage processen van dergelijke halfgeleiders. Voor de huidige technologiegeneratie wordt deze analyse in de industrie vaak gedaan door visuele inspectie met behulp van een dubbel (elektron/ionen) bundelsysteem. Veel defecten, vooral elektrische defecten, blijven echter onzichtbaar omdat de afmetingen van het defect buiten de beeldresolutie van de betrokken hoge-resolutie scanning elektronen microscoop (SEM) vallen. Een aantrekkelijke oplossing hiervoor is om in-situ elektrische nanoprobing aan een dergelijk systeem toe te voegen. Dit maakt het mogelijk om storingsanalysetechnieken toe te passen, zoals elektronenbundel-geïnduceerde stroom (EBIC), elektronenbundel-geabsorbeerde stroom (EBAC), resistieve stroombeeldvorming (RCI), actief spanningscontrast (aVC), enz. Deze technieken kunnen worden gebruikt om korrelgrenzen en defecten zoals dislocaties te detecteren en te visualiseren, en zijn ook in staat om open verbindingen en kortsluitingen, weerstandsdefecten, verbindingsproblemen, enz. te lokaliseren. Hoewel bekend is dat deze technieken werken op 100 nm-halfgeleiders en groter, wordt het toepassen ervan op sub-10 nm halfgeleiders steeds moeilijker vanwege problemen met de integratie van nanoprobing die de verkrijgbare resolutie, lage scherpte van de naaldtip, drift / stabiliteitsproblemen, enz. beïnvloeden. Het doel van dit doctoraat is om de toepasbaarheid van nanoprobing op sub-10 nm- halfgeleiders te onderzoeken, en benutten van nieuwe toepassingen van deze gecombineerde elektrische metingen en inspectie/voorbereiding met twee bundels. Er moeten verschillende grote obstakels worden overwonnen om nanoprobing op dergelijke kleine structuren in een SEM-systeem mogelijk te maken: De meetnaalden moeten worden gepositioneerd met een (sub)nanometer-nauwkeurigheid, terwijl ze in deze positie stabiel blijven en ongevoelig zijn voor trillingen. Er zijn sterk elektrisch geleidende, harde en ultrascherpe (≤1 nm) meetnaalden nodig om een betrouwbaar elektrisch contact tussen naald en structuur tot stand te brengen. Innovatieve inspecties en meetconcepten zijn vereist om een hoge SEM-resolutie te bereiken terwijl het onderzochte apparaat actief wordt onderzocht. Daarom zullen deze factoren tijdens dit doctoraatsonderzoek in detail worden bestudeerd door specifieke experimenten uit te voeren op sub-10 nm structuren in verschillende SEM-systemen en door oplossingen te ontwikkelen (nanomanipulator, meetnaalden, metingen) om de beperkingen van de huidige stand van de techniek te overwinnen. De belangrijkste focus van dit doctoraat is het fundamenteel onderzoeken en uitvoeren van nanoprobing-analyse van nieuwe nanoschaal-structuren (bijv. 3D-NAND, forksheet-transistor, nanodraad transistors) en materialen (SiGe-stacks, 2D-materialen, metalen nanodraden), om de bestaande benaderingen voor EBIC aan te passen. , RCI, EBAC en aVC voor sub-10 nm-modi en om nieuwe meetconcepten te ontwikkelen en nieuwe knowhow te ontwikkelen door een high-end dual-beam-systeem te combineren met een ultramodern nanoprobe systeem.