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Accuracy of analyses of microelectronics nanostructures in atom probe tomography

Authors :
François Vurpillot
Sébastien Duguay
Didier Blavette
Robert Estivill
Nicolas Rolland
Groupe de physique des matériaux (GPM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)
STMicroelectronics [Crolles] (ST-CROLLES)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Semiconductor Science and Technology, Semiconductor Science and Technology, IOP Publishing, 2016, 31 (7), pp.074002. ⟨10.1088/0268-1242/31/7/074002⟩, Semiconductor Science and Technology, 2016, 31 (7), pp.074002. ⟨10.1088/0268-1242/31/7/074002⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; \textcopyright 2016 IOP Publishing Ltd. The routine use of atom probe tomography (APT) as a nano-analysis microscope in the semiconductor industry requires the precise evaluation of the metrological parameters of this instrument (spatial accuracy, spatial precision, composition accuracy or composition precision). The spatial accuracy of this microscope is evaluated in this paper in the analysis of planar structures such as high-k metal gate stacks. It is shown both experimentally and theoretically that the in-depth accuracy of reconstructed APT images is perturbed when analyzing this structure composed of an oxide layer of high electrical permittivity (higher-k dielectric constant) that separates the metal gate and the semiconductor channel of a field emitter transistor. Large differences in the evaporation field between these layers (resulting from large differences in material properties) are the main sources of image distortions. An analytic model is used to interpret inaccuracy in the depth reconstruction of these devices in APT.

Details

Language :
English
ISSN :
02681242 and 13616641
Database :
OpenAIRE
Journal :
Semiconductor Science and Technology, Semiconductor Science and Technology, IOP Publishing, 2016, 31 (7), pp.074002. ⟨10.1088/0268-1242/31/7/074002⟩, Semiconductor Science and Technology, 2016, 31 (7), pp.074002. ⟨10.1088/0268-1242/31/7/074002⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7e1a6e913c237b2cfac65b17ec21b9bd
Full Text :
https://doi.org/10.1088/0268-1242/31/7/074002⟩