Электронная Оже - спектроскопия (эос).

1. Возможности, применение, особенности метода эос.

Возможности: определение химического состава поверхности(количественный анализ)

Применение:

1. в микроэлектронике

Развитие полупроводниковой цифровой и аналоговой техники идет по пути увеличения плотности схем. По мере приближения плотности схем к своему физическому пределу возрастает роль аналитического оборудования, в частности нужен метод с очень высоким пространственным разрешением и разрешением по глубине.

Оценка качества исходного материала

В технологии интегральных микросхем на основе кремния сканирующая оже-микроскопия может использоваться как эффективный метод контроля практически каждой стадии изготовления.

Требования к исходному материалу очень строги, поверхность пластины не должна содержать загрязнений, таких, как остатки от полировки, от травления, включения, частицы и пленки, которые могут служить зародышами нарушений при последующей эпитаксии(ориентированный рост одного монокристалла на поверхности другого) и образовывать дефекты при последующем окислении или на других стадиях, включая циклы термоообработки.

ЭОС может быть использована для оценки эффективности различных методов очистки и идентификации соединений, остающиеся на поверхности пластины после травления, обработки растворителями и деионизованной водой.

Метод сканирующей оже-микроскопии очень удобен для идентификации частиц и включений на поверхности пластины. Направляя сфокусированный электронный пучок на частицу, по ее оже-спектру можно определить химический состав.

При совместном применении СОМ и и ионно-лучевого травления можно проводить анализ тонких пленок(АТП) с очень высоким разрешением по глубине (порядка нескольких нанометров. Тем самым можно измерять толщину очень тонких слоев и слоев загрязнений.

Окисление

Этапы процесса окисления могут контролироваться с помощью методов ЭОС и АТП. АТП можно использовать для измерения толщины оксида и т.о. определить различия между скоростями роста оксида, обусловленные ориентацией или эффектами легирования.

С помощью СОМ можно исследовать локализованные дефекты оксида в очень малой области изолированного слоя или в пленках нитридов.

Метод ЭОС можно также использовать для контроля за окислением других материалов на поликристаллической кремниевой пластине, нитриде кремния , сплавных металлических соединениях и силицидах. Этот контроль увеличивает выход годных схем в процессе производства и ускоряет анализ причин отказов.

Химическое или плазменное травление

При химическом и плазменном травлении можно использовать СОМ для определения скоростей и однородности травления, а также для контроля за воздействием дефектов и загрязнений на качество травления(неполное травление может привести к высоким сопротивлениям контактов или к полному отсутствию контакта с нужной областью)

СОМ можно использовать для идентификации таких стойких к травлению остатков, которые могут вызвать последующую коррозию и изменение адгезионных свойств.

Минимальная концентрация примесей, которую можно обнаружить с помощью ЭОС, составляет приблизительно 0.001 монослоя.

Системы металлизации

ЭОС используется для анализа тонких пленок(АТП). При этом осуществляется травление образца методом ионного распыления , а состав поверхности, образующийся в центре области травления, определяется с помощью ЭОС.

Измеряя величину оже-сигналов как функцию времени ионного травления, можно построить график зависимости состава образца от глубины. Эта информация бесценна при анализе состава, толщины и однородности тонких пленок. Изучая распределение состава по толщине пленки при металлизации сплавами, можно наблюдать эффекты сегрегации и отжига в многокомпонентных пленках, примеси в тонких пленках, а также выявить состав, структуру и химические характеристики границы раздела переходов металл-полупроводников.

2. в металлургии

ЭОС можно успешно применять для изучения коррозии, окисления, цементации и азотирования, спекания, проблем порошковой металлургии, механической обработки, износа и смазки, при разработке твердых и тяжелых сплавов.

Определяются признаки зернограничных, межфазных и поверхностных сегрегаций.

Особенности метода ЭОС

Эмиссия оже-электронов является эффективным способом заполнения остовных дырок с более низкой энергией связи, приводящим,т.о., к относительно низкой кинетической энергии оже-электронов с малой средней длиной свободного пробега. Их регистрация вне твердого тела обеспечивает поверхностно-чувствительное определение химического состава. Хотя начальная остовная дырка может быть создана либо падающими фотонами, либо падающими электронами, относительная простота получения электрического пучка нужной энергии(~1.5 – 5 кЭв) и высокой интенсивности(1-100 мкА) приводит к тому, что для ЭОС всегда используется возбуждающий спадающий пучок электронов.

Оже-эмиссия, будучи 3-хуровневым процессом, по своей внутренней природе более сложна, чем фотоэмиссия, ее эффективность состоит в том, что она может возбуждаться падающим пучком электронов, а получение фокусировка или сканирование электронного пучка технически хорошо разработаны.