Kompetenzgebiete
Fraunhofer-Center Nanoelektronische Technologien
Analytics
Der Kompetenzbereich Analytics beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Materialien, die für die Herstellung von Halbleiterschaltkreisen benötigt werden. Im Mittelpunkt stehen Fragestellungen zur Verteilung und Aktivität von Dotieratomen, zur Beschaffenheit von Grenz- und Oberflächen, zum Kristallisationsverhalten und zur Kontamination. Um dieser Aufgabenstellung auch bei der fortlaufenden Miniaturisierung gerecht werden zu können, beschäftigt sich der Bereich ebenfalls mit der Weiterentwicklung der Messmethoden bzw. dem Einsatz neuer Analyseverfahren. Den Mitarbeitern steht ein umfangreicher und moderner Gerätepark zur Verfügung.
Arbeitsgebiete
- Atomsondentomographie
- TEM
- (ToF-)SIMS
- XRD/XRR
- XPS
- AFM
- TXRF
- Nano-Ramanspektroskopie
Beispiel aus der Forschung
- 3D-ATP Bild eines Schichtstapels
- 3D-Modell einer Materialprobe
Materialanalyse mittels 3D-Atomsondentomographie
Durch die fortschreitende Miniaturisierung der elektronischen Bauteile werden immer hochauflösendere Analysegeräte benötigt. Um die für die Halbleiterindustrie wichtigen high-k Materialien ausreichend untersuchen zu können, steht unseren Wissenschaftlern am Fraunhofer CNT zur Charakterisierung dieser Materialien eine Atomsonde (LEAP) der Firma Imago Scientific zur Verfügung. Diese Anlage ermöglicht eine 3-dimensionale Darstellung einer Probe sowie deren chemische Analyse auf atomarer Ebene. Durch eine Farbcodierung der Atome lassen sich diese auf einem 3D-Bild sehr genau erkennen, dadurch kann man die Übergänge von high-k sowie Metal-Gate Schichten deutlich nachvollziehen.
Für die Analyse wird das zu untersuchende Material mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls (FIB), in Form einer Spitze mit einem Endradius von weniger als 100 nm gebracht. Durch Anlegen einer Hochspannung mit zusätzlichem Laserpuls werden einzelne Atome kontrolliert von der Oberfläche der Spitze ausgelöst und treffen auf einem Detektor auf. Durch die Projektionsgeometrie und die gemessene Flugzeit kann sowohl ihre Masse als auch die ursprüngliche 3-dimensionale Position der Atome im Material bestimmt werden. Die LEAP-Anlage erlaubt es eine Probe von 150x150x500 nm³ in nur wenigen Stunden zu analysieren. Grundsätzlich können anhand dieser Methode die verschiedensten Materialien untersucht werden. Bei dem Projektfokus auf high-k Materialien wurden in der Startphase planare high-k-Schichten untersucht um die Ergebnisse mit anderen etablierten Messmethoden zu vergleichen. Ziel der aktuellen Projektphase ist die Untersuchung einfach strukturierter Proben. Basierend auf diesen Anlaysen sollen anschließend, als anspruchvollste Anwendung, fertig prozessierte elektronische Bauteile wie Transistoren betrachtet werden können.
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