半導体材料のPiFMイメージング

Molecular Vista

PiFMは、エリア選択的堆積(ASD)、局所歪み、トレンチの断面、多層スタックの断面、化学機械研磨(CMP)の可視化と分析を含む、多くの半導体アプリケーションに有用なツールです。

PiFMは、エリア選択的堆積(ASD)、局所歪み、トレンチの断面、多層スタックの断面、化学機械研磨(CMP)の可視化と分析を含む、多くの半導体アプリケーションに有用なツールです。 埋め込み導電層と欠陥解析。
(いくつかの波数は未公開)
 

エリア選択的デポジション(ASD)

 
PiFMは、有機材料と無機材料の両方でうまく機能します。 ASDでは、有機自己組織化単分子膜(SAM)がマスクとして機能し、選択した領域での原子層堆積を促進または抑制します。
以下の例では、SAMが金属領域を選択的に覆い、露出した酸化物領域に優先的にアルミナを堆積させます。 SiO2、SAM、Al2O3領域は、それぞれ1103、1471、972 cm-1で撮像されます。 酸化ケイ素は、明確な高コントラストを示します。 SAMとアルミナはそれほど局所化されていませんが、低濃度領域と高濃度領域の間にコントラストが見られます。
 

 

局所歪みの可視化

 
IR活性バンドを持つ材料(酸化ケイ素など)に歪みが生じると、IRピークは歪みのない波数からシフトします。 以下の例では、SiGe FinFETプロセスフロー(25%)を介して、さまざまなライン幅(40 nmから7500 nmまで)のSiGeラインパターンが生成されます。 SiGe線の間にはSiO2領域があり、その吸収ピークは歪みが大きくなると歪みのない値1122 cm-1から1087 cm-1にシフトします。 1122 cm-1でサンプルをイメージングする際の信号強度により、歪みの相対的な量を視覚化できます。コントラストが暗いほど、歪みが大きくなります。以下のサンプルでは、酸化物はSiGe界面でより大きな歪みを受けています。 狭い間隔のSiGeラインの間では、酸化物は歪みのない状態に緩和されません。
 

 

トレンチのクロスセクション分析

 
半導体デバイスに埋め込まれたトレンチは、(へき開によって)断面が作成され、PiFMによって画像化されます。 各材料の固有のIR吸収バンドに基づいて、2つの異なる材料が強調表示されます。 2つの材料の界面で10 nm間隔で25個のスペクトルが取得されます。 1100 cm-1のピークの強度を追跡することにより、スペクトル18と20の間で1つの材料から他の材料への遷移が発生することがわかります。PiFMは、2つの材料間の緩やかな遷移全体で10 nm未満の空間分解能でローカル化学情報を提供します。
 

 

マルチレイヤ―のクロスセクション

 
シリコン上に成長した多層スタックは、(開によって)断面が作成され、PiFMによって画像化されます。 以下の3つのサンプルサイトでは、各材料の固有のIR吸収バンドに基づいて3つの異なる材料が強調表示されています。 PiFMの優れた空間分解能は、トポグラフィでは認識できない薄い層をPiFMで明確に強調する「マテリアル1」で実証されています。
 

 

CMPサンプル表面の可視化

 
化学機械研磨(CMP)を受けたサンプルは、PiFMを介して画像化されます。 金属はIR活性ではありませんが、異なる波長での誘電率によって識別できます。 下の画像では、PiFMはトポグラフィーに関連する金属、バリア金属、酸化物の領域を区別しています。
 

 

下層に埋められた導電性ワイヤーのイメージング

 
保護層の下の銀ナノワイヤは、AFMのトポグラフィーおよび位相画像では見えません。 ただし、先端からの近接場が導電性ナノワイヤに効果的に結合され、かなり厚い保護層(> 100 nm)を介しても強い引力が生じるため、PiFM画像でははっきりと見えます。 同じ原理により、PiFMは誘電体層(図示せず)の下の金属層をイメージングできます。
 

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