스캐닝 전송 전자 현미경 - 전자 에너지 손실 분광법 (STEM-EELS)에 의한 마이크로 전자 장치에서 매트릭스 요소의 2 차원 매핑

애플리케이션 노트

소개

스캐닝 투과 전자 현미경 (STEM), 결합 된 전자 에너지 손실 분광법 (EELS)나노 미터 규모의 마이크로 일렉트로닉 디바이스의 공간 분해 분석을 제공 할 수있다. STEM-EELS를 사용하면 이미지의 각 점을 원소 분포도의 한 지점에 직접 연결할 수 있습니다. 이 기술은 대상 장치에서 비 평면형 피쳐를 매핑 할 수있는 탁월한 가로 해상도 (~ 1nm)를 제공합니다.

토론

Si 기반 MOSFET 소자의 HAADF (High Angle Annular Dark Field) -STEM 이미지는 그림 1의 단면에 나와 있습니다.이 이미징 모드에서 대비는 재료의 평균 원자 번호에 따라 달라집니다. 이미지 영역 내에 NiSi로 구성된 소스 / 드레인 접점이 번갈아 가며 2 개의 TiN 라인 W 접점이있는 5 개의 트랜지스터 게이트가 있습니다. 5d STEM-EELS 맵은 2nm × 3nm의 선택된 픽셀 해상도로 획득되었으며 Si, Ni, N, O 및 Ti에 대한 신호가 모니터링되었습니다. 신호는 그림 2에서 합성 이미지로 매핑되고 그림 4에서는 개별 분포 맵으로 매핑됩니다. 원시 XNUMX-d EELS 스펙트럼 이미지 데이터 세트에서 모든 방향의 라인 프로파일을 추출 할 수 있습니다. 이러한 예가 그림 XNUMX에 나와 있습니다.

그러나,이 경우, O, N 및 Ti에 대한 신호는 개별 EELS 획득이 이러한 3 가지 요소에 대해 최적화 된 경우보다 잡음이 많음에 유의해야한다. 이것은 큰 에너지 손실 범위에 걸친 맵핑 요소와 EELS 신호 강도의 지수 하락이 에너지 손실을 증가시키는 것 사이의 절충안입니다. 이 경우, 넓은 에너지 손실 범위가 Si (L2,3 @ 99.2eV)를 Ni (L2,3 @ 854eV) 사이에서 발생하는 Ni, Ti 및 O의 코어 손실 에지 (각각 @ 401.6eV, 455.5eV 및 532eV).

그림 1 HAADF-STEM 2-d STEM-EELS 스펙트럼 맵을 획득 한 녹색 프레임에서 윤곽이 표시된 영역을 보여주는 이미지.

그림 1 HAADF-STEM 2-d STEM-EELS 스펙트럼 맵을 획득 한 녹색 프레임에서 윤곽이 표시된 영역을 보여주는 이미지.

그림 2 Ni (적색), O (녹색) 및 Ti (파란색)에 대한 복합 RGB 분포도

그림 2 아래의 N (적색), O (녹색) 및 Si (파랑) 위의 Ni (적색), O (녹색) 및 Ti (파랑)에 대한 복합 RGB 분포도.

그림 3 N, Si, Ti, O 및 N에 대한 개별 원소 분포도

그림 3 N, Si, Ti, O 및 Ni에 대한 개별 원소 분포도는 위에 나와 있습니다.

추출 된 라인 프로파일의 위치가 겹쳐있는 그림 4 HAADF-STEM 이미지 (빨간색 점선). 그 선을 따른 원소 분포 프로파일은 이미지 아래에 그려집니다. 녹색 프레임 내의 모든 방향과 길이에서 유사한 선 프로파일을 추출 할 수 있습니다.

그림 4 추출 된 라인 프로파일의 위치가 겹쳐있는 HAADF-STEM 이미지 (빨간색 점선). 그 선을 따른 원소 분포 프로파일은 이미지 아래에 그려집니다. 녹색 프레임 내의 모든 방향과 길이에서 유사한 선 프로파일을 추출 할 수 있습니다.

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