Semi-conducteurs
La compréhension et la caractérisation des nanostructures jouent un rôle essentiel dans les développements technologiques sans précédent dans des domaines tels que le traitement de l'information, les écrans couleur et les nouvelles technologies de détection, pour n'en citer que quelques-uns. Dans cette section, nous montrons comment différentes solutions de mesure d'Anton Paar sont importantes pour le progrès technique de notre époque. Ils comprennent la caractérisation de la taille des particules et l'étude du potentiel zêta de la surface pour améliorer le processus de polissage chimico-mécanique, ainsi que l'analyse des surfaces à nanopatternes par diffusion des rayons X aux petits angles en incidence rasante (GISAXS). Cliquez ici pour en savoir plus sur la métrologie des semi-conducteurs en général
Caractérisation des nanoparticules pour améliorer le processus CMP
Montage expérimental
Exemple : Un mélange commercial de particules de silice a été utilisé. La dépendance du pH de la taille des particules et du potentiel zêta a été enregistrée automatiquement en utilisant le système de titration automatique du Litesizer 500. Pour les mesures du potentiel zeta de surface, une plaquette en silicium de 6" avec une couche d'oxyde de silicium (SiO2) de 1000 Å d'épaisseur a été découpée en morceaux de 20 mm x 10 mm et montée sur des porte-échantillons de la cellule à écartement réglable. Un courant de streaming et une solution aqueuse de KCl à diverses forces ioniques (0,001 mol/l et 0,023 mol/l) ont été sélectionnés pour les mesures Techniques de caractérisation : La taille des particules et le potentiel zêta de la boue CMP ont été mesurés avec le Litesizer 500. Le courant de streaming a été utilisé pour mesurer le potentiel zêta via SurPASS 3.Résultats et discussion
Pour l'estimation de l'interaction électrostatique entre la surface de la plaquette de SiO2 et les particules de silice de la boue CMP, le potentiel zêta des particules et de la plaquette a été comparé à la même salinité (0,023 mol/l KCl). Le wafer de SiO2 a présenté un potentiel zêta de z » –50 mV, tandis que la boue CMP à pH 10,8 a montré un potentiel zêta moyen de z = –45 mV et une taille de particule de 155,4 nm. L'exemple d'un wafer de SiO2 et d'une boue CMP commerciale présentée dans ce rapport suggère la plage de pH appropriée de 6,7 à 10,8 pour un processus CMP efficace, car la répulsion électrostatique est maximisée et cela réduit la probabilité d'adhésion des particules à la surface du wafer.
Figure 1 : Comparaison du potentiel zêta (a) à divers pH d'une solution aqueuse pour les particules de boue et une plaquette d'oxyde de silicium. Distribution de la taille des particules
Informations complémentaires
Type d’instrument :Rapport d’application
Caractérisation GISAXS des semi-conducteurs nanostructurés
Introduction
Les surfaces nanopatternées ont des applications variées dans différents domaines. Les exemples incluent des modèles pour le dépôt de films minces, le revêtement de films magnétiques sur des surfaces structurées, et bien d'autres. La caractéristique clé de ces applications est que les nanostructures formées contrôlent de manière significative les propriétés macroscopiques d'un matériau. Le bombardement ionique peut être utilisé pour le nettoyage/lissage de surface des semi-conducteurs, ainsi que pour la mise en œuvre d'atomes dopants. En particulier, le bombardement avec des ions à faible énergie peut conduire à la formation de motifs périodiques auto-organisés, dans une plage de taille allant de quelques nanomètres jusqu'à µm. Ces structures peuvent être parfaitement analysées par diffusion des rayons X à incidence rasante et petit angle (GISAXS), qui sonde une grande zone d'échantillon de structures de surface et proches de la surface et fournit donc des résultats moyens et représentatifs sur l'échantillon.Montage expérimental
Des mesures GISAXS de plaquettes de semi-conducteurs (germanium et arsenure d'indium) ont été effectuées avec le système Anton Paar SAXSpoint 5.0, qui est équipé d'une plateforme GISAXS de haute précision. Avant la mesure, les échantillons ont été nanostructurés en appliquant un motif de surface induit par des ions de gaz noble à faible énergie. De plus, les semi-conducteurs ont été chauffés à une température supérieure à la température de recristallisation qui préserve la structure cristalline.Résultats et discussion
Les réflexions diffusées provenant des surfaces nanostructurées peuvent être reconnues à partir des motifs GISAXS en 2 dimensions comme affiché dans la Figure 1. Ces motifs ont été intégrés et convertis en courbes de diffusion 1D afin de révéler des informations sur les structures, telles que la périodicité. Les deux systèmes étudiés ont une structure de surface différente. Cela a été confirmé par les résultats de la microscopie à force atomique (AFM) : la plaquette de germanium a présenté un reflet principal, qui correspondait à une structure périodique avec un espacement d'environ 75 nm ; en revanche, l'échantillon d'arséniure d'indium a montré une série de réflexions correspondant à un espacement lamellaire avec une distance répétée d'environ 110 nm. En résumé, le GISAXS a fourni des résultats précieux décrivant la surface nanostructurée créée par le motif de faisceau d'ions appliqué sur les plaquettes de semi-conducteurs.
Figure 1. Modèles GISAXS 2D, profils de diffusion intégrés en 1D dans le plan et images AFM des plaquettes de semi-conducteurs en germanium (gauche) et en arsenure d'indium (droite).
Informations complémentaires
Instruments :- SAXSpoint 5.0
Rapports d'application :
