빠른 III-V 족 이종 특성에 대한 전자 채널링 대비 이미징

요약

III-V/Si 헤테로익스피피셜 박막의 결함을 특성화하기 위해 주사 전자 현미경에서 전자 채널링 대비 이미징을 사용하는 방법에 대해 설명합니다. 이 방법은 plan-view 투과 전자 현미경과 유사한 결과를 얻을 수 있지만 필요한 샘플 준비가 부족하기 때문에 훨씬 더 짧은 시간에 얻을 수 있습니다.

초록

Si(001) 기판에서 성장한 GaP의 이질피택셜 층에서

Misfit dislocation은 주사 전자 현미경(SEM)에서 전자 채널링 대비 이미징(ECCI)을 사용하여 특성화됩니다. ECCI를 사용하면 PV-TEM(Plan-view Transmission Electron Microscopy)을 통해 가능한 것과 유사한 특정 회절 조건에서 결함 및 결정학적 특징을 이미징할 수 있습니다. ECCI 기법의 특별한 장점은 시료 전처리가 거의 또는 전혀 필요하지 않으며 실제로 넓은 면적의 생산 시료를 사용할 수 있어 TEM보다 훨씬 더 높은 처리량의 특성화 방법이라는 것입니다. TEM과 유사하게, ECCI를 사용하면 SEM에서 샘플을 기울이고 회전시켜 다양한 회절 조건을 얻을 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 표준 비가시성 기준에 의해 결정되는 높은 대비 수준으로 GaP/Si 인터페이스의 부적합 전위와 같은 특정 결함을 선택적으로 이미징할 수 있습니다. 이 기술의 예시적인 응용이 설명되는데, 여기서 ECCI 이미징은 다양한 GaP 에피층 두께를 갖는 다양한 샘플을 이미징하여 GaP-on-Si에 대한 전위 핵형성을 위한 임계 두께를 결정하는 데 사용됩니다. 나사산 전위 및 스태킹 결함을 포함한 추가 결함 유형에 대한 ECCI 현미경 사진의 예는 TEM과 유사한 광범위한 적용 가능성을 입증하기 위해 제공됩니다. 궁극적으로, TEM과 유사한 기능(높은 공간 해상도 및 풍부한 미세 구조 데이터)과 SEM의 편의성 및 속도의 결합으로 ECCI는 결정질 물질의 신속한 특성화를 위한 강력한 도구로 자리매김했습니다.

서론

결정질 결함 미세의 상세한 특성화는 디바이스 성능에 중요한 해로운 영향을 미칠 수있는 반도체 재료의 결함 및 장치 보낸 연구 극히 중요한 측면이다. 전위, 적층 결함, 쌍둥이, 역상 영역 등 - - 현재, 투과 전자 현미경 (TEM)을 연장 결함의 상세한 특성화 가장 널리 인정되고 사용 기술은 그것이 충분한와 결함의 다양한 직접 촬상 가능하기 때문에 공간 해상도. 불행하게도, TEM으로 인해 연구 개발 사이클에 상당한 지연과 병목 현상으로 이어질 수 긴 샘플 준비 시간에 근본적으로 낮은 처리량 접근 방식이다. 또한, 이러한 성장 된 변형 상태의 관점에서와 같이 시료의 완전성은, 불순물을 섞는 결과에 대한 기회를 떠나는 샘플 준비 동안에 변경 될 수있다.

전자 채널링 공동ntrast 영상 (ECCI)를 상보하며, 그것이 동일한 확장 결함을 이미징 대안, 높은 처리량을 제공하는 방법으로 경우에 따라 잠재적으로 우수한 기술은 TEM하기. 에피 택셜 재료의 경우, 샘플은 ECCI 더 많은 시간이 효율적없이 거의 준비해야한다. 또한 유리는 ECCI는 후방 산란 전자 (BSE) 검출기를 장착 표준 환형 폴 피스를 구비 만 전계 방출 주사 전자 현미경 (SEM)을 필요로한다는 점이다; forescatter 형상도 사용하지만, 조금 더 전문적인 장비를 ....

프로토콜

이 프로토콜은 독자가 표준 SEM 작업의 작업을 이해를해야합니다 가정하에 작성되었습니다. 제조, 모델, 심지어 소프트웨어 버전에 따라, 모든 SEM 크게 다른 하드웨어 및 / 또는 소프트웨어의 인터페이스를 가질 수있다. 이 같은 장비의 내부 구성에 대해 말할 수있다; 극 조각을 만드는 연락처의 위험이 있습니다, 표본의 크기 / 구조, 샘플 방향 (기울기, 회전)에 비교적 작은 변화로,이 프로토콜을 다음과 거리를 작업 할 때 운전자는 특히주의하고 관찰력이 있어야합니다 하지 eucentric 높이에서. 여기에 제공된 설명은 본 작업을 수행하는 데 사용되는기구 용으로, 전계 방출 총 및 표준 구비 FEI 시룐 SEM은 폴 피스는 환형 실리콘 후방 산란 검출기, 탑재. 따라서, 리더 자신의 특정 장치에 상응하는 동작을 수행하는 방법을 이해하는 것이 필수적이다.

1. 샘플 준비

1. 그 마운트 SEM 샘플의 크기에 따라 적절한 크기로 베기 샘플,이 연구의 GaP / SI가 사용되어야한다. 주의 : 샘플 5mm X 5mm만큼 작은 또는 매우 깨끗해야 사용 SEM 및 가능한 챔버 뒤덮여 버렸지 시료 표면의 내부 구조에 따라, (4 인치)의 전체 웨이퍼만큼 클 수 있으며 채널링을 방해 할 수있는 오염 물질 (예., 결정질....

결과

갭 /이 연구시 샘플 저자 이전에보고 된 헤테로 가공 후의 액스 트론 3 × 2 근접 결합 샤워 헤드 반응기에서 금속 - 유기 화학 기상 증착 (MOCVD)에 의해 성장시켰다. ¹⁷ 모든 종양은 4 인치의 Si (실시 하였다 [110] 방향으로 6 °의 의도적 인 탈각 (offcut) 001) 기판. 모든 ECCI 이미징 (옆으로 SEM에로드하기 위해 약 1cm의 X의 1cm 조각을 얻었다 절단에서) 무엇이든지 더 이상의 샘플 준비와 같은 성장 샘플을 실시 하였다.

다른 회절 조건 하에서 촬영 된 갭 / SI 샘플에 부적합한 네트워크의 이미지는도 4에 도시된다.도 4a, 결함 관찰 콘트라스트를 결정한다 ECP지도상의 위치에 나타낸 바와 같이, 투명의 기준에 의해 측정.

그림 5는 다양한 조지아에서 캡처 한 이미지를 제공합니다이 P / 다른 갭 실.......

토론

25 kV의 가속 전압의 본 연구에 사용 하였다. 가속 전압은 전자빔의 관통 깊이를 결정하는 것; 높은 가속 전압, 샘플의 큰 깊이에서 오는 광우병 신호가 될 것입니다. 이 계면에서 매립 샘플의 표면으로부터 멀리 전위의 가시성을 가능하게하기 때문에 높은 가속 전압은이 시스템에 대해 선택되었다. 다른 유형의 결함은 / 기능은 샘플의 유형에 따라 서로 다른 가속 전압에서 더 또는 덜 보일 수있다.

전술 한 바와 같이, 투명 기준은 사용중인 특정 회절 조건과 그 기능의 결과 영상의 명암의 강한 대비가 어떤 기능을 결정합니다. 다만 TEM 같이, 이는 이미징 조건이 관심의 특정 결함을 관찰, 또는 알려지지 않은 결함의 경우에, RAN 필요할 것이다 것에 관해서 조작자에게 안내를 제공하기 위해 사용될 수있다다른 회절 조건 GE는 그 결함의 특성을 규명하기 위해 추가 정보를 제공하는데 사용될 수있다. 예를 들어, 명확하게 이미지 서로 직교 부정합 전위 MDS ()의 배열을 위해서, 다른.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Sirion 전계 방출 SEM	FEI/Phillips	516113	빔 전압 범위가 200 V - 30 kV인 전계 방출 SEM, 후방 산란 전자 검출기 장착
관심 시료			합성/성장
		16119-10	재사용 가능한 비접착성 SEM 시료 스터브(접착제 부착도 가능)

MOCVD PELCO SEMClip Ted Pella, Inc.를 통해 자체 생산 된