Proud indukovaný elektronovým paprskem - Electron beam-induced current - Wikipedia

Experimentální schéma EBIC

Proud indukovaný elektronovým paprskem (EBIC) je technika polovodičové analýzy prováděná v a rastrovací elektronový mikroskop (SEM) nebo rastrovací transmisní elektronový mikroskop (ZASTAVIT). Používá se k identifikaci zakopaných spojů nebo defektů v polovodičích nebo ke zkoumání menšinový dopravce vlastnosti. EBIC je podobný katodoluminiscence v tom to záleží na vytvoření páry elektron-díra ve vzorku polovodiče elektronovým paprskem mikroskopu. Tato technika se používá v polovodičích analýza selhání a fyzika pevných látek.

SEM nastaven pro EBIC

Fyzika techniky

Pokud vzorek polovodiče obsahuje interní elektrické pole, jak bude přítomen v oblast vyčerpání v a p-n křižovatka nebo Schottky křižovatka, páry elektron-díra budou odděleny driftem kvůli elektrickému poli. Pokud jsou strany p a n (nebo polovodič a Schottkyho kontakt, v případě zařízení Schottky) připojeny přes pikoametr, protéká proud.

EBIC lze nejlépe pochopit analogicky: v a solární panel fotony světla dopadají na celou buňku, čímž dodávají energii a vytvářejí páry elektronových děr a způsobují tok proudu. V EBIC převezmou energetické elektrony roli fotonů, což způsobí tok EBIC proudu. Protože je však elektronový paprsek SEM nebo STEM velmi malý, je skenován napříč vzorkem a k mapování elektronické aktivity vzorku jsou použity variace v indukovaném EBIC.

Půdorysný EBIC zobrazující vady diody
Průřezový EBIC křižovatky p-n

Použitím signálu z picoammetru jako zobrazovacího signálu se na obrazovce SEM nebo STEM vytvoří obraz EBIC. Když je polovodičové zařízení zobrazeno v příčném řezu, oblast vyčerpání bude vykazovat jasný kontrast EBIC. Tvar kontrastu lze matematicky zpracovat, aby se určily vlastnosti menšinových nosičů polovodiče, jako je délka difúze a rychlost povrchové rekombinace. V prostém zobrazení budou oblasti s dobrou krystalickou kvalitou vykazovat jasný kontrast a oblasti obsahující defekty budou vykazovat tmavý kontrast EBIC.

EBIC jako takový je technika polovodičové analýzy užitečná pro hodnocení vlastností menšinových nosičů a populací defektů.

EBIC lze použít k testování podpovrchových hetero-spojů nanodrátů a vlastností menšinových nosičů [1].

EBIC byl také rozšířen na studium místních vad u izolátorů. Například W.S. Lau (Lau Wai Shing ) vyvinul „proud indukovaný elektronovým paprskem skutečného oxidu“ v 90. letech. Tedy kromě toho p-n křižovatka nebo Schottky křižovatka, Lze použít i EBIC MOS diody. Místní závady v polovodič a lze rozlišit lokální vady v izolátoru. Existuje druh vady, která má původ v křemík substrát a zasahuje do izolátoru nahoře na křemík Podklad. (Viz odkazy níže.)

Nedávno byl EBIC aplikován na high-k dielektrikum používá se v pokročilých CMOS technologie. (Viz odkazy níže.)

Kvantitativní EBIC

Většina obrazů EBIC je kvalitativních a zobrazuje signál EBIC pouze jako kontrastní obraz. Použití externího generátoru řízení skenování na SEM a vyhrazeného systému sběru dat umožňuje měření subpikoampů a může poskytnout kvantitativní výsledky. Některé systémy, které to umožňují, jsou komerčně dostupné a poskytují schopnost poskytovat funkční zobrazování předpětím a aplikací hradlových napětí na polovodičová zařízení.

Reference

  • Leamy, H. J. (1982). "Sběr náboje skenovací elektronovou mikroskopií". Journal of Applied Physics. Publikování AIP. 53 (6): R51 – R80. doi:10.1063/1.331667. ISSN  0021-8979. (Recenze článek)
  • Donolato, C. (1982). "K analýze měření délky difúze pomocí SEM". Elektronika v pevné fázi. Elsevier BV. 25 (11): 1077–1081. doi:10.1016/0038-1101(82)90144-7. ISSN  0038-1101.
  • Bonard, Jean-Marc; Ganière, Jean ‐ Daniel (1. dubna 1996). „Kvantitativní analýza proudových profilů indukovaných elektronovým paprskem napříč p – n křižovatkami v GaAs / Al0.4Ga0.6Jako heterostruktury “. Journal of Applied Physics. Publikování AIP. 79 (9): 6987–6994. doi:10.1063/1.361464. ISSN  0021-8979.
  • Cole, E. (2004). "Metody lokalizace defektů založené na paprsku". Analýza poruch mikroelektroniky. ASM International. 406–407. ISBN  0-87170-804-3.
  • Lau, W. S .; Chan, D. S. H .; Phang, J. C. H .; Chow, K. W .; Pey, K. S .; Lim, Y. P .; Cronquist, B. (18. října 1993). „Proud indukovaný elektronovým paprskem pravého oxidu pro zobrazování lokálních defektů ve velmi tenkých filmech z oxidu křemičitého nízkým napětím“. Aplikovaná fyzikální písmena. Publikování AIP. 63 (16): 2240–2242. doi:10.1063/1.110539. ISSN  0003-6951.
  • Lau, W. S .; Chan, D. S. H .; Phang, J. C. H .; Chow, K. W .; Pey, K. S .; Lim, Y. P .; Sane, V .; Cronquist, B. (15. ledna 1995). „Kvantitativní zobrazení lokálních defektů ve velmi tenkých filmech s oxidem křemičitým při nízkém předpětí skutečným proudem indukovaným elektronovým paprskem“. Journal of Applied Physics. Publikování AIP. 77 (2): 739–746. doi:10.1063/1.358994. ISSN  0021-8979.
  • Lau, W. S .; Sane, V .; Pey, K. S .; Cronquist, B. (6. listopadu 1995). "Dva typy lokálních defektů oxidu / substrátu ve velmi tenkých filmech oxidu křemičitého na křemíku". Aplikovaná fyzikální písmena. Publikování AIP. 67 (19): 2854–2856. doi:10.1063/1.114807. ISSN  0003-6951.
  • Chen, červen; Sekiguchi, Takashi; Fukata, Naoki; Takase, Masami; Hasunuma, Ryu; Yamabe, Kikuo; Sato, Motoyuki; Nara, Yasuo; Yamada, Keisaku; Chikyo, Toyohiro (20. dubna 2009). „Transporty související s pastí v tranzistoru s p-kanálovým polním efektem s polykrystalickým Si / HSiON Gate Stack“. Japonský žurnál aplikované fyziky. Japonská společnost aplikované fyziky. 48 (4): 04C005. doi:10.1143 / jjap.48.04c005. ISSN  0021-4922. (Poznámka: EBIC byl proveden na pokročilém vysokém k bráně, i když to není zřejmé čtením názvu příspěvku.)
  • Chen, Guannan; McGuckin, Terrence; Hawley, Christopher J .; Gallo, Eric M .; Prete, Paola; Miccoli, Ilio; Lovergine, Nico; Spanier, Jonathan E. (29. prosince 2014). „Podpovrchové zobrazování transportu spojených nosičů v nanodrátech GaAs / AlGaAs Core – Shell“. Nano dopisy. Americká chemická společnost (ACS). 15 (1): 75–79. doi:10.1021 / nl502995q. ISSN  1530-6984. PMID  25545191.