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透射电镜在半导体领域的应用

透射电镜在半导体领域的应用 集成电路大数据平台
2022-12-24
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导读:芯愿景新引进的Thermo Scientific Talos 扫描/透射电子显微镜将出色的高分辨率S/TEM和TEM成像与行业前列的能谱信号检测和通过成分绘图进行3D化学表征结合在一起,为EDS 数据


--- 透射电镜简介 ---

透射电子显微镜(TEM, transmission electron microscope),以下简称透射电镜,是以波长极短的电子束作为照明源,用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨、高放大倍数的电子光学仪器。电子枪发射出电子束(不带信息),经加速和聚焦照射在样品上,电子束与样品相互作用后,强度与方向均发生了改变,由于样品各部位材料结构不同,因而投放到荧光屏上的各点强度不一样,形成明暗不同的影像。透射电镜被广泛应用于材料、医学、生命科学等研究领域。

透射电镜主要由光学成像系统、真空系统和电气系统三部分组成。光学成像系统主要包括照明系统、成像放大系统、图像观察记录系统。照明系统是产生具有一定能量、足够亮度和适当小孔径角的稳定电子束的装置,包括:电子枪、 聚光镜。

--- 透射电镜的成像“奥秘” ---

透镜的成像作用可以分为两个过程:第一个过程是平行电子束遭到物的散射作用而分裂成为各级衍射谱,即由物变换到衍射的过程;第二个过程是各级衍射谱经过干涉重新在像平面上会聚成诸像点,即由衍射重新变换到物(像是放大了的物)的过程。

图1. 透射电镜基本成像模式

--- 透射电镜的应用场景 ---

您想知道先进制程芯片的精确工艺尺寸吗?想了解器件薄薄的栅氧厚度吗?想分析它的组成成分吗?透射电镜可以解决您的困惑。

透射电镜主要存在以下模式及应用场景:

1.明暗场衬度图像:放大倍数可达100万倍

2.高分辨TEM(HRTEM)图像:可以获得晶格条纹像(反映晶面间距信息);结构像及单个原子像(反映晶体结构中原子或原子团配置情况)等分辨率更高的图像信息;

3.STEM:HAADF侦测器可以依材料之原子序大小,呈现不同之亮度灰阶,加强材料层之间的对比,相较于传统之视野影像有更佳之成分鉴别率;

4.EDX:元素点、线、面扫描分析

5.SAD:微米级微小区域结构特征。

透射电镜Thermo Scientific Talos简介

芯愿景最新引进的Thermo Scientific Talos 扫描/透射电子显微镜(S/TEM)将出色的高分辨率S/TEM和TEM成像与行业前列的能谱 (EDS) 信号检测和通过成分绘图进行 3D 化学表征结合在一起,通过智能扫描引擎、基于多个STEM 探测器的四通道集成以及用于分辨样品磁畴、电畴分布的差分相位衬度 (DPC) 成像,大幅改善了成像效果,可为EDS 数据处理和量化分析提供极高的速度和精确度。

图2. 透射电镜Talos

除上述特征外,它还具备以下特点:

1. 集成四个硅漂移探测器 (SDD) 的 EDS 系统,可提供出色的灵敏度和高达105光谱/秒的扫描能力;

2. 与 X-TWIN 物镜集成,可最大限度提高收集效率,同时可实现给定电子束电流(甚至是低强度EDS信号)的出色输出计数率;

3. TEM信息分辨率0.12nm

4. STEM HAADF分辨率0.16nm

5. EDX 立体角0.9 srad。


透射电镜分析样图

图3. 透射电制样及样图

图4. 晶体管的定点成分分析样图

图5. 线扫描分析样图

图6. 面扫描分析样图
图7. 晶向分析

如有任何工艺相关分析需求,各位新老朋友可随时与我们联系。芯愿景工艺分析团队将竭诚为您提供高效、精准的服务

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