Мониторинг проводимости тонких плёнок в режиме реального времени с помощью СЭМ Phenom Pharos G2 от компании Thermo Scientific Phenom

Поскольку полупроводниковые структуры продолжают уменьшаться в размерах и усложняться, требуется обеспечивать надежность и точность вплоть до атомного масштаба. Эти передовые структуры содержат очень тонкие металлические пленки толщиной 50–100 нм, и, следовательно, даже крошечные дефекты могут иметь существенные последствия для производительности устройства.
Два критических процесса, которые происходят при нагревании тонкой пленки, — это рост зерен и осушение, которые напрямую влияют на микроструктуру пленки. Зерна — это отдельные частицы (или кристаллиты), составляющие твердый металл. В случае тонких полупроводниковых пленок увеличение размера зерна обычно коррелирует с повышенной проводимостью.
Смачивание описывает переход тонкой пленки в более энергетически выгодные капли металла на поверхности материала. Поскольку капли эффективно уменьшают площадь поверхности, покрытую пленкой, это снижает проводимость.

Мониторинг проводимости тонких пленок может проводиться с помощью настольного сканирующего электронного микроскопа Phenom. Для точного определения того, как и при каких температурах происходят эти переходы, требуется мониторинг в реальном времени. Научные сотрудники Thermo Scientific в сотрудничестве с исследователями из Технологического университета Делфта (TU Delft) разработали новый модифицированный столик для образцов для настольного сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) Thermo Scientific Phenom Pharos, который включает в себя нагревательное устройство на основе MEMS. Нагрев (золотой) металлической пленки в сочетании с высококачественным изображением с помощью автоэмиссионной электронной пушки Pharos позволил им наблюдать как рост зерен при температуре до 500° K, так и последующее обезвоживание при более высоких температурах. Было обнаружено, что сопротивление тонкой пленки экспоненциально уменьшается с размером зерна и, наоборот, увеличивается по мере увеличения площади осушенной поверхности.

Чтобы узнать больше об этом исследовании и посмотреть видео процесса деградации тонкой пленки вы можете ознакомиться с исходной статьёй по ссылке.

Подробнее о СЭМ Phenom Pharos здесь.