Electron Canalisation imagerie de contraste pour Rapid III-V hétéroépitaxiale Caractérisation

Résumé

L’utilisation de l’imagerie par contraste par canalisation d’électrons dans un microscope électronique à balayage pour caractériser les défauts dans les films minces hétéroexpitaxiaux III-V/Si est décrite. Cette méthode donne des résultats similaires à la microscopie électronique à transmission en plan, mais en beaucoup moins de temps en raison du manque de préparation de l’échantillon requise.

Résumé

Les dislocations inadaptées dans les couches hétéroépitaxiales de GaP cultivées sur des substrats Si(001) sont caractérisées par l’utilisation de l’imagerie par contraste par canalisation d’électrons (ECCI) dans un microscope électronique à balayage (MEB). L’ECCI permet d’imager les défauts et les caractéristiques cristallographiques dans des conditions de diffraction spécifiques, similaires à celles possibles par microscopie électronique à transmission à vue en plan (PV-TEM). L’un des avantages particuliers de la technique ECCI est qu’elle nécessite peu ou pas de préparation d’échantillons, et qu’elle peut effectivement utiliser des échantillons de grande surface, tels qu’ils ont été produits, ce qui en fait une méthode de caractérisation à haut débit considérablement plus élevée que la TEM. À l’instar du MET, différentes conditions de diffraction peuvent être obtenues avec l’ECCI en inclinant et en faisant pivoter l’échantillon dans le MEB. Cette capacité permet l’imagerie sélective de défauts spécifiques, tels que les dislocations d’inajustement à l’interface GaP/Si, avec des niveaux de contraste élevés, qui sont déterminés par les critères d’invisibilité standard. Un exemple d’application de cette technique est décrit dans lequel l’imagerie ECCI est utilisée pour déterminer l’épaisseur critique pour la nucléation de dislocation pour GaP-on-Si en imageant une gamme d’échantillons avec différentes épaisseurs d’épicouche GaP. Des exemples de micrographies ECCI de types de défauts supplémentaires, y compris des dislocations de filetage et un défaut d’empilement, sont fournis pour démontrer sa large applicabilité, semblable à celle de la TEM. En fin de compte, la combinaison des capacités de type TEM – haute résolution spatiale et richesse des données microstructurales – avec la commodité et la vitesse du MEB, positionne ECCI comme un outil puissant pour la caractérisation rapide des matériaux cristallins.

Introduction

La caractérisation détaillée des défauts cristallins et microstructure est un aspect extrêmement important de matériaux semi-conducteurs et de la recherche de l'appareil depuis ces défauts peuvent avoir un impact négatif significatif sur les performances de l'appareil. Actuellement, la microscopie électronique à transmission (MET) est la technique la plus largement acceptée et utilisée pour la caractérisation détaillée des défauts étendus - dislocations, défauts d'empilement, des jumeaux, des domaines d'antiphase, etc. - car elle permet l'imagerie directe d'une grande variété de défauts avec une vaste résolution spatiale. Malheureusement, TEM ....

Protocole

Ce protocole a été écrit avec l'hypothèse que le lecteur aura une compréhension pratique de l'opération SEM standard. Selon le fabricant, le modèle et la version du logiciel même, tous les SEM peut avoir sensiblement différentes interfaces matérielles et / ou logicielles. La même chose peut être dite par rapport à la configuration interne de l'instrument; l'opérateur doit être prudent et attentif lorsque l'on suit ce protocole, que même relativement petits changements dans la taille de l'échantillon / la géométrie, l'orientation de l'échantillon (inclinaison, rotation), et la distance de travail, peuvent présenter un risque pour la pri....

Résultats

L'écart / échantillons Si pour cette étude ont été cultivées par dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) dans un Aixtron 3 × 2 monobloc réacteur de douche suite du processus hétéroépitaxiale les auteurs précédemment rapporté. ¹⁷ Tous les croissances ont été réalisées sur 4 pouces Si ( 001) substrats avec désorientation intentionnel (de offcut) de 6 ° vers [110]. Tous imagerie CEIC a été effectuée sur des échantillons comme cultivés sans autre préparation de l'échantillon que ce soit (e.......

Discussion

Une tension d'accélération de 25 kV a été utilisé pour cette étude. La tension d'accélération permettra de déterminer la profondeur de pénétration électronique de faisceau; avec tension d'accélération plus élevée, il y aura signal de l'ESB provenant de grandes profondeurs dans l'échantillon. La tension d'accélération élevée a été choisie pour ce système, car il permet une visibilité des dislocations qui sont loin de la surface de l'échantillon, enfouis à l'interface. D'autres types de.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
SEM à émission de champ Sirion	FEI/Phillips	516113	MEB à émission de champ avec une plage de tension de faisceau de 200 V à 30 kV, équipé d’un détecteur d’électrons rétrodiffusé
Échantillon d’intérêt	Produit		Synthétisé/cultivé en interne via MOCVD
PELCO SEMClip	Ted Pella, Inc.	16119-10	Ébauche d’échantillon MEB réutilisable et non adhésive (la fixation adhésive fonctionnera également)

en interne