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Atom probe tomography quantification of carbon in silicon

Authors :
Sébastien Duguay
J. Borrel
P. Dumas
F. Hilario
Didier Blavette
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)
ST Microlectronics
Entreprise privée
Source :
Ultramicroscopy, Ultramicroscopy, Elsevier, 2021, 220, pp.113153. ⟨10.1016/j.ultramic.2020.113153⟩, Ultramicroscopy, 2021, 220, pp.113153. ⟨10.1016/j.ultramic.2020.113153⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Atom Probe Tomography (APT) was used to quantify carbon in implanted silicon at two various electric fields (~ 15 and 20 V/nm). Using equal proportions of implanted 12C and 13C, the numerous molecular ions that were observed were identified and their contribution to the carbon content statistically derived. Much more accurate carbon quantification was obtained in the lowest electric field analysis by comparing APT with Secondary Ion Mass Spectroscopy profiles. This was assigned to a lower amount of molecular ion dissociations. Furthermore, the number of self-interstitials trapped per carbon atom in clusters was derived. This value of interest for the microelectronics industry regarding dopant diffusion and implantation induced defects was estimated close to one, in agreement with the expected stoichiometry of the SiC phase present in the phase diagram. However, this was obtained only when using low electric field conditions.

Details

Language :
English
ISSN :
03043991
Database :
OpenAIRE
Journal :
Ultramicroscopy, Ultramicroscopy, Elsevier, 2021, 220, pp.113153. ⟨10.1016/j.ultramic.2020.113153⟩, Ultramicroscopy, 2021, 220, pp.113153. ⟨10.1016/j.ultramic.2020.113153⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d9d2ae8a51a31326fb590b9f0ec4574a
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2020.113153⟩