Electron Channeling Contrast Imaging per Rapid III-V eteroepitassiale Caratterizzazione

Sommario

Viene descritto l'uso dell'imaging a contrasto a canalizzazione elettronica in un microscopio elettronico a scansione per caratterizzare i difetti nei film sottili eteroespitassiali III-V/Si. Questo metodo produce risultati simili alla microscopia elettronica a trasmissione plan-view, ma in un tempo significativamente inferiore a causa della mancanza della preparazione del campione richiesta.

Abstract

Le dislocazioni di disadattamento in strati eteroepitassiali di GaP cresciuti su substrati di Si(001) sono caratterizzate attraverso l'uso dell'imaging a contrasto a canalizzazione elettronica (ECCI) in un microscopio elettronico a scansione (SEM). L'ECCI consente l'imaging di difetti e caratteristiche cristallografiche in condizioni di diffrazione specifiche, in modo simile a quello possibile tramite la microscopia elettronica a trasmissione plan-view (PV-TEM). Un particolare vantaggio della tecnica ECCI è che richiede poca o nessuna preparazione del campione, e in effetti può utilizzare campioni di grandi dimensioni, come prodotto, rendendola un metodo di caratterizzazione della produttività considerevolmente più elevato rispetto alla TEM. Analogamente al TEM, con l'ECCI si possono ottenere diverse condizioni di diffrazione inclinando e ruotando il campione nel SEM. Questa capacità consente l'imaging selettivo di difetti specifici, come le lussazioni di disadattamento all'interfaccia GaP/Si, con elevati livelli di contrasto, determinati dai criteri di invisibilità standard. Viene descritto un esempio di applicazione di questa tecnica in cui l'imaging ECCI viene utilizzato per determinare lo spessore critico per la nucleazione della dislocazione per GaP-on-Si mediante l'imaging di una gamma di campioni con vari spessori di epilayer GaP. Esempi di micrografie ECCI di ulteriori tipi di difetti, tra cui dislocazioni di filettatura e un difetto di impilamento, sono forniti come dimostrazione della sua ampia applicabilità, simile a quella TEM. In definitiva, la combinazione di capacità simili a quelle della TEM – alta risoluzione spaziale e ricchezza di dati microstrutturali – con la convenienza e la velocità del SEM, posiziona l'ECCI come un potente strumento per la rapida caratterizzazione dei materiali cristallini.

Introduzione

Caratterizzazione dettagliata dei difetti cristalline e microstruttura è un aspetto di vitale importanza dei materiali semiconduttori e di ricerca del dispositivo dato che tali difetti può avere un impatto significativo e negativo sulle prestazioni del dispositivo. Attualmente, la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) è la tecnica più ampiamente accettato e utilizzato per la caratterizzazione dettagliata dei difetti estesi - dislocazioni, difetti impilabili, gemelli, domini antifase, ecc - perché consente la ripresa diretta di una vasta gamma di difetti con ampio risoluzione spaziale. Purtroppo, TEM è un approccio fondamentalmente a basso rendimento a causa di....

Protocollo

Questo protocollo è stato scritto con un presupposto che il lettore avrà una chiara visione di funzionamento standard SEM. A seconda del produttore, modello, e anche la versione del software, ogni SEM può avere significativamente differenti interfacce hardware e / o software. Lo stesso si può dire per quanto riguarda la configurazione interna dello strumento; l'operatore deve essere prudenti e attenti quando si segue questo protocollo, come anche relativamente piccoli cambiamenti nella dimensione del campione / geometria, orientamento del campione (inclinazione, rotazione), e distanza di lavoro, possono presentare un rischio per entrare in contatto con il polo pe....

Risultati

The Gap / campioni Si per questo studio sono state coltivate da deposizione di vapore chimico metallo-organici (MOCVD) in un Aixtron 3 × 2 reattore doccia monoblocco seguente processo eteroepitassiale 'precedentemente segnalato dagli autori. ¹⁷ Tutti crescite sono state effettuate su 4 pollici Si ( 001) substrati con misorientation intenzionale (sfridi) del 6 ° verso [110]. Tutte immagini ECCI è stata effettuata su campioni coltivati ​​senza ulteriore preparazione dei campioni di sorta (a parte l'ades.......

Discussione

Una tensione di accelerazione di 25 kV è stata utilizzata per questo studio. La tensione di accelerazione determina la profondità di penetrazione del fascio di elettroni; con una maggiore tensione di accelerazione, ci sarà segnale BSE proveniente da profondità maggiori nel campione. L'alta tensione di accelerazione è stato scelto per questo sistema perché permette la visibilità di dislocazioni che sono lontane dalla superficie del campione, sepolte all'interfaccia. Altri tipi di difetti / caratteristiche potrebb.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Sirion Field Emission SEM	FEI/Phillips	516113	SEM a emissione di campo con intervallo di tensione del fascio di 200 V - 30 kV, dotato di un rivelatore di elettroni retrodiffuso
Campione di interesse	Prodotto		Sintetizzato/cresciuto internamente tramite MOCVD
PELCO SEMClip	Ted Pella, Inc.	16119-10	Stub di campione SEM riutilizzabile e non adesivo (funziona anche l'attacco adesivo)

internamente