Atomic-schaal herverdeling tijdens metallisatie van samengestelde systemen

In halfgeleiderinrichtingen worden nieuwe functionaliteit en verbeterde prestaties bereikt door middel van verminderde dimensionaliteit en een snel groeiende materialenbibliotheek, met inbegrip van samengestelde en complexe heterogene materialen. Opkomende halfgeleidermaterialen zoals GeSn of GeSiSn houden de belofte van verbeterde prestaties van het toestel maar hebben de mogelijkheid om (op dit moment onbekende) composities te veranderen (bijv. Sn-precipitatie of oppervlaktesegregatie) en structurele veranderingen (spanningspanning, defectvorming) tijdens warmtebehandelingen. Dergelijke behandelingen zijn vereist tijdens de contactvorming van metaal (germanidatie, silicidatie ...) waardoor ook elementaire herverdelingen optreden als gevolg van de vergelijkende fase transformaties. Geconfronteerd met deze evoluties wordt duidelijk dat het complexe interactie tussen de materiaaleigenschappen (op nm-schaal) begrijpt, de onderliggende fysische / chemische principes en de elektrische prestaties vereisen een 3D kwantitatieve compositie- en elementaire analyse met een hoge gevoeligheid en atoomresolutie . De behoefte aan deze karakterisering kan worden vervuld door nieuwe metrologische concepten zoals atoom-probe tomografie (APT) die 3D kwantitatieve analyse combineert met een uitstekende gevoeligheid (10 ppm) en een bijna atoom ruimtelijke resolutie (δlaterale ~ 2-3 Å, δdepth ~ 0,5 Å). APT exploiteert het concept van veldverdamping en ionisatie van atomen vanaf de top van een naaldvormig monster (~ 100 nm puntradius) en hun projectie op een positiegevoelige detector. Atoom-bij-atoom verdamping wordt geactiveerd door middel van spanningsimpulsen (geleidende monsters) of laserpulsen die op een staande spanning worden overgelaten (uitvoeren naar slechte of niet-geleidende monsters). In beide gevallen wordt massa-identificatie van de uitgestraalde soorten bereikt door goed gedefinieerde vertrektijden, verkregen door gebruik te maken van ultrakortspanning / laserpulsen, in combinatie met de detectie van de aankomsttijd. Omgekeerde projeksie van de gedetecteerde ionen maakt een tomografische reconstructie van het monster mogelijk, en dus volledige 3D-kwantitatieve analyse. Koppeling APT analyse met elektrische en structurele karakterisering biedt fundamenteel inzicht in nanoschaalmateriaal interacties, veranderingen en hun impact op elektrische eigenschappen. Bovendien is de laser-geassisteerde atoom-probe tomografie (LAPT) opgetreden als een veelbelovend concept dat voldoet aan beide eisen tegelijkertijd de voordelige eigenschappen van SIMS of ERDA (massaspectrometrie en isotoop gevoeligheid) en die van TEM (ruimtelijke resolutie) combineren.