表面分析からこんなことがわかります

ホーム表面分析からこんなことがわかります > STEM-EDSによる半導体デバイスの二次元元素マッピング(AN472)

はじめに

近年薄膜作製技術の進展に伴い、そういった薄膜評価に対する要望も高度なものになってきています。たとえば、量子井戸における、極薄膜の組成評価、膜厚評価、欠陥評価などは極めて重要です。EAGでは、AC-STEM(Aberration Corrected STEM:球面収差補正STEM)を用いて、極薄膜の膜厚評価、組成評価を行っております。以下のページにその事例をご紹介しておりますので、ご覧いただければ幸いです。

STEM-EDSによる半導体デバイスの二次元元素マッピング(AN472)

Fig.1はAC-STEMを用いてのMQW層の拡大観察結果で、高い空間分解能で観察ができています。さらにAC-STEMでは、高い空間分解能の観察だけではなく、組成分析においても高い精度での評価が可能です。Table1は、最も高い精度で組成分析を行える手法の1つであるRBSと、AC-STEM-EDSにて同じ試料(厚膜試料)を測定した結果を示したものです。AC-STEMのEDS結果とRBSとの結果の差は相対的に5%以下になっています。

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Table2は、実際の市販のLEDデバイスの分析例で、MQW中、厚さ3.3nmのInGaN層の分析例です。AC-STEMによるEDSでは、高い空間分解能でMQWのような薄膜領域においても良好な測定結果を得ることが可能です。またAC-STEMによるEDS分析では、Fig.3に示されるような、鮮明な各元素の面分布を得ることも可能です。さらには、ライン分析による測定例をFig.4に示します。薄膜の組成の分布をこのような形で得ることも可能です。なお、測定は各層の膜厚に比べ十分に小さいプローブ径を用いていますが、Fig.4左の超格子層の膜厚は1.5nmであり、これらの領域においては精度が悪くなっているものと考えられます。
今回ご紹介させていただいた手法は、今後、様々な分野における薄膜評価に有効と考えています。

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