автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Неразрушающие высоколокальные методы электронно-зондовой диагностики приборных структур микро- и наноэлектроники

005052991

На правах рукописи

Орликовский Николай Александрович

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ ВЫСОКОЛОКАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОННО-ЗОНДОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРИБОРНЫХ СТРУКТУР МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ.

Специальность 05.27.01.- твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 1 ОКТ 2012

Москва 2012

005052991

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Физико-технологическом институте Российской академии наук

(ФТИАН РАН)

член-корреспондент РАН,

доктор физико-математических наук

Лукичев Владимир Федорович

доктор физико-математических наук, профессор Pay Эдуард Иванович

доктор физико-математических наук, профессор Афанасьев Виктор Петрович, НИУ МЭИ, кафедра общей физики и ядерного синтеза.

доктор физико-математических наук, профессор Филиппов Михаил Николаевич, ИОНХ РАН им. Курнакова

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук. (ИшМ РАН)

Научный руководитель:

Научный консультант: Официальные оппоненты:

Защита состоится 26 сентября 20012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 002.204.01 в Физико-технологическом институте Российской Академии Наук по адресу 117218, Москва, Нахимовский проспект, д.36, корп. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИАН РАН Автореферат разослан «Ц» Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.204.01

кандидат физико-математических наук, доцент В.В. Вьюрков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

В последние годы заметно проявляется тенденция перехода от микро- к нанотехнологиям, и, как следствие, например микроэлектронные устройства все чаще замещаются наноэлектронными приборными структурами. В свою очередь развитие наноэлектроники требует сопровождения адекватными высоколокальными неразрушающими методами диагностики, позволяющими решать вопросы дефектоскопии, контроля качества, физики отказов соответствующих новых изделий.

Одним из эффективных базовых методов субмикронной диагностики является сканирующая электронная микроскопия с ее нанометровым пространственным разрешением и богатым набором детектируемых сигналов. Но традиционные стандартные режимы работы растрового электронного микроскопа (РЭМ) уже не обеспечивают комплексной диагностики приборных структур микро- и наноэлектроники, которая требует специфической информации как о трехмерном строении (топологии) объектов, так и об их локальных электрофизических характеристиках. В настоящее время становятся все более востребованными электронно-зондовые бесконтактные и неразрушающие методы и аппаратура для одновременного определения и контроля все большего числа параметров вновь создаваемых приборных структур, а также количественной характеризации этих параметров.

В настоящей работе детально рассмотрены информационные возможности традиционных методов диагностики микроструктур в РЭМ, и на основе анализа этих методов намечены пути их дальнейшего совершенствования и развития. Разработан также ряд новых оригинальных методов диагностики, причем основное внимание уделено вопросам комплексного физического тестирования, т.е. одновременному контролю по многим информационным параметрам, как топологических, так и электрофизических. Такое комплексное универсальное исследование несет в себе несомненное преимущество, т.к. обеспечивает возможность получения максимально достоверной информации от ряда сигнальных откликов при одном сканировании объекта. Новые разработки, представленные в этой работе, способствуют более оперативному, многофункциональному контролю тестируемых микро- и наноэлектронных компонент приборных структур твердотельной электроники.

Цель работы

Целью и основной задачей работы было физическое обоснование и разработка высоколокального неразрушающего диагностического комплекса на основе сканирующего электронного микроскопа, позволяющего проводить научно-исследовательские работы по тестирование объектов по максимальному числу функциональных параметров как при создании новых наноустройств, так и при дефектоскопии и анализе отказов готовых приборов.

Основными требованиями, предъявляемыми к предложенному комплексу, являются нанометровое пространственное разрешение, бесконтактность, принципиально неразрушающий характер проводимых испытаний, достоверность и высокая информативность экспрессных исследований.

Научная новизна и практическая значимость работы

определяются следующими основными результатами, полученными впервые:

1. На основе анализа размытия электронного зонда в твердотельной среде и потерь энергии первичных электронов найдены оптимальные условия детектирования обратно рассеянных электронов (ОРЭ) в томографических экспериментах.

2. Определены условия получения максимального контраста изображений массивных и многослойных микроструктур с учетом особенностей конфигурации детекторов ОРЭ и способов получения видеосигналов;

3. На основе решения обратных задач, учитывающих аппаратные функции прибора, показаны возможности реконструкции размытых изображений заглубленных микроструктур и регистрируемых спектров ОРЭ в РЭМ;

4. Выполнена глубокая модификация элекгронно-зондового томографа с целью его усовершенствования, что позволило в несколько раз повысить пространственное разрешение при послойном мониторинге плаиарных микро- и наноструктур, примерно в два раза повысить энергетическое разрешение и чувствительность тороидального спектрометра;

5. Реализована возможность снятия энергетических спектров электронов в РЭМ во всем энергетическом диапазоне - вторичных, обратно рассеянных, и упруго-отраженных;

6. Проведена модернизация диагностической установки, что позволило проводить тестирование объекта одновременно как по топологическим, так и по электрофизическим параметрам;

7. Физически обоснован эффект повышенного контраста изображений локально легированных участков примесями р- и п- типов при спектроскопической постановке экспериментов;

8. Указаны возможности количественной оценки толщин нанометровых покрытий и степени легирования полупроводниковых кристаллов.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке и реализации лабораторной модели многофункционального элекгронно-зондового диагностического комплекса, работоспособность, эффективность и потенциальные возможности которого широко продемонстрированы на ряде примеров изучения строения и характеристик приборных устройств полупроводниковой микроэлектроники.

Достоверность результатов работы подтверждается хорошей корреляцией теоретических моделей с результатами экспериментов на тестовых образцах, а также с некоторыми результатами, полученными в результате различных исследований прочими методами, на которые в работе приводятся обширные ссылки.

Личный вклад автора

Все результаты диссертационной работы, как расчетные, так и экспериментальные, получены автором лично или с его непосредственным определяющим участием; им проведены расчеты пространственного разрешения и контраста изображений в методе электронной микротомографии, усовершенствован тороидальный спектрометр в РЭМ, проведены все научно-исследовательские эксперименты на электронно-зондовом диагностическом комплексе

Апробаций работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах Физико-технологического института РАН, ИПТМ РАН и на Физическом факультете МГУ им М.В. Ломоносова.

Всего по результатам работы опубликовано 5 статей в реферируемых журналах и 11 публикаций тезисов докладов на российских и международных научных конференциях, список которых приводится в диссертации и автореферате.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 131 страниц, включая 67 иллюстраций и 140 библиографических ссылок.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи работы, а также основные защищаемые положения. Изложена новизна и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе дается обзор основных закономерностей взаимодействия электронного зонда с твердотельной средой, которые находят отражение в последующих

4

главах диссертации. На основе литературных данных рассмотрены механизмы упругого и неупругого рассеяния электронов средних энергий в мишенях, отличающихся атомным номером Ъ материала. С учетом различных теоретических моделей, детально проанализированы пробеги электронов и их энергетические потери. Проводится сравнение полного пробега электронов по Бете и глубины пробега, отсчитываемой по нормали к поверхности.

Рассмотрены вопросы формирования контраста изображений массивных и пленочных объектов в зависимости от энергии первичных электронов и атомного номера материала мишени. Приводятся сведения о распределении обратно-рассеянных электронов по энергиям как функции глубины отражения и угла их выхода. Дан критический анализ электронно-оптических характеристик электростатического секторного тороидального энергоанализатора электронов, применявшегося в РЭМ в предыдущих экспериментах.

Вторая глава посвящена детальному физическому обоснованию разрабатываемых методов электронно-зондовой диагностики в РЭМ.

В первой части этой главы рассматриваются вопросы размытия электронного зонда в твердотельной мишени и связанная с этим явлением проблема нахождения условий повышения пространственного разрешения в режиме отраженных электронов (ОЭ). Показано, что наиболее эффективным приемом получения качественных изображений с оптимальным пространственным разрешением является выполнение условия подбора такого значения энергии Е0 облучающих электронов, при которой наиболее вероятная глубина их отражения хпс совпадает с глубиной залегания с1 визуализируемого структуры: хче = 0.5й0г-°-33 ехр(—0.0222) , (1)

где 1 - атомный номер материала мишени приповерхностного слоя, В0 — глубина пробега первичных электронов в материале этого слоя с усредненной плотностью р, которая в первом приближении равна Д0 = С£01,67/р. (С - параметр размерности).

При решении обратной задачи по размытию электронного зонда с глубиной, картину можно реконструировать, получив более резкое изображение. В работе приводятся примеры результатов моделирования по реконструкции размытых изображений заглубленных микроструктур.

Все современные РЭМ снабжены полупроводниковыми или сцинтилляционными детекторами ОЭ, имеющими, как правило, планарную структуру с малой толщиной поверхностного защитного слоя б. - так называемой мертвой зоной. Но их традиционная стандартная конфигурация в виде плоских дисков, располагаемых осесимметрично в РЭМ

над поверхностью образца, не является оптимальной, что приводит к значительному снижению эффективности детекторов ОЭ. Вызвано это тем, что в существующей конфигурации детекторов не учитывались угловые характеристики, а именно влияние наиболее вероятных углов выхода ОЭ и средних углов падения ОЭ на лицевую поверхность детекторов. Но, как показано в настоящем разделе работы, указанные зависимости в решающей мере определяют эффективность детектирования ОЭ. Анализ зависимостей коэффициентов отражения электронов г; и их средней энергии Ё от образца и от детектора, как функций углов отражения в и падения а, а также более точный учет толщины «мертвого» слоя позволяет предложить оптимальную конфигурацию детектора ОЭ с улучшенными рабочими характеристиками.

Детальный учет всех потерь полной энергии электронов приводит к следующему полуэмпирическому выражению для сигнала с полупроводникового детектора:

I. = 274созбя-'ШГЛО - ^¡))ехр| ~~

■ (і - 0.138(і,Я01 )* С, (2)

гдейф) = 28{к$Е0у-55,

^(5І) = 0.23(*АГ

Г, 6.2 с1/Я\

\-сЧЯ)_

[0.6 + 0.4ехр(-6.2е//Л)].

(3)

Результаты расчета сигнала /5 в зависимости от Еа по формуле (3) для мишеней из Аи и ві

при /0=1нА и а=0° приводятся на Рис. 1 вместе с результатами экспериментов. При

расчетах принято для Аи: /с5=0.8, т;5=0.49; для Бі: к$=0.6, ті$=0.23Ео1.

Рис. I. Сигналы с полупроводникового Зі р-п детектора в зависимости от энергии монокинетических

электронов (график 1р(*20"')) и отраженных от Аи и 5/ мишеней электронов при нормальном (а=0°) и косом падении (а=45°). Ток зонда /0 = ІнА, в = 45°.

17,5 20,0 Е^.КЭВ

Но в стандартных конструкциях серийных РЭМ детекторы ОЭ имеют иную конфигурацию (Рис. 1. вставка), при которой поток ОЭ падает на поверхность детектора не по нормали, а под средним углом а=45°. Рассмотрим изъяны такой схемы, рассчитав

сигнал /5 для косого падения потока ОЭ на детектор под углом а. Уменьшение сигнала 15 в этом случае происходит в основном за счет некоторого уменьшения телесного угла сбора ОЭ П и более высокого значения полной отраженной энергии электронов при наклонном падении.

Экспериментальные и расчетные значения сигнала ОЭ для полупроводниковых детекторов двух рассмотренных конфигураций представлены на Рис. 1 для мишени из золота(Аи) и кремния (51). Представленные результаты демонстрируют двукратное увеличение сигнала для новой геометрии по сравнению со стандартной, то есть эффективность детектора при а=0 увеличивается примерно вдвое. Этот результат весьма важен для современных РЭМ, которые в ряде экспериментов требуют низких энергий облучающих электронов Е0 или малых токов электронного зонда 10.

В диссертационной работе уделено большое внимание проблеме корректной интерпретации контраста изображений в режимах стандартного детектирования ОЭ и при энергетической фильтрации в режиме электронной микротомографии. Обычно материальный, так называемый 2-контраст изображения в режиме ОЭ, определяется разностью коэффициентов ОЭ 7/х — т)2 двух соседних элементов сканирования, отличающихся различными атомными номерами Ъ\ и Ъг. Но это положение неверно, так как сигнал с детекторов ОЭ (полупроводниковых и сцинтилляционных) зависит не только от коэффициентов, но и от средней энергии Е детектируемых электронов. Углы падения первичных электронов и углы детектирования (углы входа ОЭ) также вносят заметный вклад в характер контраста изображения, причём при их определённом сочетании возможна инверсия контраста, впрочем, как и при вариации ускоряющего напряжения Е0, при определённых условиях.

Типичные структуры, исследуемые в режиме детектирования ОЭ в РЭМ, приводятся на Рис.2 для наиболее часто встречающихся на практике конфигурационных композиций 1,11 и III. Если установить усиление сигналов 15 таким, чтобы ¡х(£С) и 1г(2ъ) укладывались в динамический диапазон видеоконтрольного устройства РЭМ, то

получается нормальный (истинный) контраст С, = у——.

1 го Г1 05

л , VI у

ъ г ъ / J вщ1 ъ ъ

Рис. 2 Схематическое представление

исследованной микроструктуры, состоящей из композиций I. II и III с материалами из набора разных химических элементов

В ряде специальных экспериментов в РЭМ устанавливается энергонезависимый детектор в ОЭ на основе микроканальной пластины. В этом случае контраст С от двух участков образца, различающихся только материалами с соответствующими атомными номерами Ъ\ И Ъг, определяется простым соотношением С- (Т]гг\2)1(г\1+г\2), где коэффициенты ОЭ (Ео, 2,) можно определить по следующему соотношению:

г]х(г,Е0) = /?■['- ехр(-0.0066 ■ /Г"2Г)], (4)

где р = 0,4+0,065 1п (Ео), или по более простой формуле: 77, = ехр(-6.238/205).

Рис.3 Контраст С изображений участков структуры с различными атомными номерами 2 относительно матрицы-подложки из Си (графики 1,2) и из Я (графики 3-7).

1 С(Си.Д

2Е =10.20 е„=о з с(ви), Кч,)

«Е5«10Я)Е,=0 5 <¿20. Е»10 «ЭВ в Й°в0. Е0 я20кэВ Г0"80.Е0»ЮюВ

Ю 2 ВО

Результаты расчёта контраста С = /(??5) представлены на Рис.3 штриховыми графиками 1 и 3. которые соответствуют контрасту изображений между локальными участками структуры, содержащими элементы Ъ\ в матрице - подложке из меди (Х2 = 29, график 1) и кремния {Тг =14, график 3). При малых Е0 возможна инверсия контраста изображения вследствие того, что в этой области Т)ъ больше для лёгких элементов, чем для тяжёлых.

Но для современных РЭМ типичны сцинтилляционные или полупроводниковые детекторы ОЭ, сигнал 13 с которых, пропорционален не только числу ОЭ, но и средней энергии ОЭ, которая оценивается по эмпирической формуле

к=Е/Ео= \.09([-гсз). (5)

В этом случае контраст С двух участков, отличающихся материалами Х„ равен -4-2 _ ПА -г]гЕг

С = -

(б)

где средние энергии ОЭ Е1 = кгЕ0, Е2 — кгЕ0. Графики контраста изображений для

локальных участков образца с атомным номером 2 по зависимости (6) приводятся на Рис.3 относительно матрицы-подложки из Си (кривая 2) и в! (кривая 4) при Ео=10 и 20 кзВ. Видно, что в данной ситуации контраст слабо растет при больших Е0 (графики 6 и 7) и несколько выше по сравнению с энергонезависимым детектированием, представленным графиками 1 и 3.

В случае конфигурации И (см. Рис.2), т.е. системы «локальная пленка Ъ2 -подложка г,», контраст определяется по соотношению (6), но выражение для сигнала Ьг^г) от участка «пленка на подложке» несколько усложняется, т.к. сомножители Г]2Е2 теперь представляются следующим образом:

1 4,4//7? /

щ Ъ,г2)Е2 (г, ,г2)=(г,)+(По )-г1о (2,))-— (1 - ехР(~—Ьщ, 0 _ А~у6, (?)

ЧК^г) 1-г/.К2 К2

где I - толщина пленочного элемента, А - коэффициент затухания электронов в материале пленки, равный (1+0Л87гО6М), й2 - глубина пробега электронов в материале пленки плотностью р: И2 = 74Яо' 55/р.

Принципы детектирования сигнала ОЭ при помощи электронного энергоанализатора кардинально отличаются от стандартных, рассмотренных выше. При фильтрации ОЭ по энергиям изображения получают в узком энергетическом окне спектра ОЭ, причем положение окна Е$ на оси энергий, задаваемое оператором, характеризует дифференциальный коэффициент отражения Дг/5 электронов, имеющих определенную энергию Ец. В результате появляется возможность осуществлять послойную визуализацию микроструктуры по глубине, устанавливая определенную энергию настройки энергоанализатора Е$, что в некотором роде эквивалентно вариации энергии Е0. Но томографические изображения более контрастны и дают больше информации при послойном мониторинге трехмерной микроструктуры, что демонстрируют графики контраста изображений, представленные на Рис.4б и сравнительные снимки на Рис.5.

Рис.4 Энергетические спектры от массивных мишений Аи и Си и системы «пленка А1 на Аи подложке» при Е0 = ЮкзВ и 20кэВ. Стрелками указаны велечины пороговой энергии Е1И, а таю/се средней энергии ОЭ Е(Си) и Е(Аи) при Ео=20кэВ.

В томографической постановке задачи контраст определяется по приведенным выше формулам, но с заменой коэффициентов т]1 на дифференциальные коэффициенты и введением дополнительного множителя Е3 в выражения для детектируемого сигнала /$, что диктуется требованием применяемого тороидального спектрометра дефлекторного типа. В томографических экспериментах выбором соответствующей энергии настройки спектрометра Ее можно получить максимальное значение контраста, что объясняется следующим образом. Рассмотрим спектры ОЭ от двух материалов, например, меди и золота, при двух энергиях £Г0 =10 и 20 кэВ, представленных на Рис.4, где отмечена также гипотетическая пороговая энергия детектора Е1Н. На полупроводниковый детектор падают потоки ОЭ со средней энергией, равной, в частности, для меди Е(Си)/Е0 =0.7 и Е(Аи)/Е0= 0.8 (отмечены стрелками на оси энергий Е). Именно эти величины входят сомножителями в выражения для контраста (5) и (б). При сигналах /, = т\1 Е,/Е0 и = г]2 £2/£0, например, для элементов Аи-Си, имеем С »(0.5 * 0.8 — 0.314 * 0.7)/(0.5 * 0.8 + 0.314 * 0.7) = 0.29 . В то же время при томографических экспериментах контраст, как видно из амплитуд заштрихованных столбиков при £, = 19кэВ на Рис.4, равен:

С = (Дт7(Ли)-Д*7(Си))/(Дг;(/4и) +Дг;(Сы)) = (6500 -800)/7300 = 0.78, т.е. более чем в два раза выше по сравнению со случаем детектирования стандартным твердотельным детектором, что качественно подтверждают эксперименты.

В третьей главе описаны результаты экспериментальной реализации диагностической электронной нанотомографии и спектроскопии в РЭМ, продемонстрированы новые информативные возможности электронно-зондового комплекса.

Рис.5 Изображения многослойной микроструктуры, состоящей аз ппенок Аи толщиной 5, 10 и 15нм, нанесенных на подложку и покрытых в центральной части пленкой А1 толщиной 150нм (темный квадрат в центре снимков (а) и (б)) размерами 200х200мкм).(а) и (б) сняты при помощи электронного спектрометра при Е0 = ЮкэВ и энергии ОЭ Е8 = 9.9кэВ (а) и = 7.5кэВ (б). Снимки (в), (г), (д) и (е) получены при помощи стандартного детектора при энергиях Еа = 7.5кэВ, Еа = ЮкэВ, £0 = 12,5кэВ, Ео = 15кэВ соответственно.

Для визуализации с максимальной четкостью и контрастом отдельных подповерхностных слоев и их гетерограниц в методе нанотомографии были выполнены следующие условия и алгоритмы эксперимента:

1) Подобрана энергия £0 первичных электронов РЭМ такой, чтобы наиболее вероятная глубина отражения ОРЭ х1С была близка к глубине С залегания искомой, скрытой под поверхностью, гетерограницы исследуемого слоя микроструктуры.

2) Установлена энергия настройки спектрометра, равная наиболее вероятной энергии ОРЭ, отразившихся от данного слоя на глубине £.

3) Учтен телесный угол детектирования ОРЭ относительно их наиболее вероятного угла вылета из поверхности во, определяемого энергией Ео и массовой глубиной залегания слоя рЬ, где р - удельная плотность материала верхнего слоя мишени.

Примененное в работе дополнительное бесконтактное детектирование электронно-индуцированного потенциала (ЭИП) в РЭМ зарекомендовала себя как действенный способ визуализации локальных электрически активных включений в полупроводниковых кристаллах, диффузионных барьеров р-п переходов и т.п. В настоящей работе эти методы и соответствующее приборное обеспечение объединены в едином диагностическом комплексе для осуществления одновременного параллельного детектирования обоих информативных сигналов.

Рис 6. Блок-схема электронного микротомографа-спектрометра

Для целей микротомографии нами используется специализированный тороидальный спектрометр, показавший свою эффективность при решении поставленных задач.

ів^—1

Интерфейс

Общая схема электронного тороидального секторного спектрометра для применения в РЭМ представлена на Рис. 6. Основные конструктивные отличия этого прибора от предшествующей модели заключаются в следующих двух принципиальных моментах. Во-первых, в настоящей конструкции угол детектирования эмитированных электронов в равен 45°, в отличие от прежнего угла в = 25°. Это обстоятельство позволило уменьшить размеры спектрометра по оптической оси и тем самым уменьшить рабочее расстояние РЭМ (от образца до конечной линзы объектива РЭМ) и одновременно увеличить светосилу прибора - за счет большего телесного угла сбора эмитированных электронов. Во-вторых, в качестве детектора анализируемых электронов нами применена микроканальная пластина (МКП), которая не имеет ограничений на нижний предел по энергиям для регистрируемых электронов. В прежнем спектрометре применялся либо полупроводниковый, либо сцинтилляционный детекторы, которые имели «мертвую» зону, обусловленную поглощением низкоэнергетических электронов поверхностным защитным слоем или пленочным проводящим лицевым электродом. В результате не было возможности детектировать низкоэнергетические вторичные электроны (ВЭ), а высокоэнергетические обратнорассеянные электроны (ОРЭ) теряли энергию порядка энергии отсечки (около 1 кэВ) в «мертвом» слое детектора.

Опишем кратко работу модернизированного устройства как электронного микротомографа и как спектрометра. Сфокусированный электронный зонд 1 (см. Рис. 6) облучает исследуемый образец 3, имеющий глубинную подповерхностную

12

микроструктуру. Над образцом располагается осесимметричная конструкция

спектрометра, ограниченного экранирующим корпусом 6, в котором расположены

тороидальные электроды 5. Поверхность этих электродов покрыта антидинатронным

покрытием - тонким слоем угольной сажи. Эмитированные из образца 3 электроны в

пределах конусного угла в = 45° ± 5° движутся в промежутке между поверхностями 5

тороидального конденсатора, причем через выходные щелевые диафрагмы 6 и 7 проходят

только электроны, имеющие энергию настройки Е = ±qV. Постоянное или пилообразное

напряжение +/ задается источником 12. Сигнал с детектора (МКП 8) поступает через

управляющий интерфейс 10 на экран РЭМ или монитор персонального компьютера 11.

Рис. 7. Изображения фрагмента трехслойной интегральной микросхемы, снятые при £о=20кэВ:

(а) - интегральное по глубине изображение в стандартном режиме ВЭ;

(б) - изображение поверхностных деталей с энергией ОРЭ

=19.9 кэВ/

(в) - шина металлизации верхнего уровня, Ец =19.5 кэВ; (г) - шины метапчизации верхнего и нижнего уровня, Ец =18.5 кэВ.

Описанный здесь усовершенствованный спектрометр позволяет получать более качественные томографические изображения вследствие лучшего пространственного разрешения и более высокого отношения сигнал/шум. В качестве примера на Рис. 8 приводятся изображения фрагмента двухуровневой (двухслойной) интегральной микросхемы, полученные при энергии первичного пучка Я0=20кэВ. Общий, интегральный по глубине, вид многослойной микросхемы дан на снимке 7а, который получен в традиционном режиме детектирования ВЭ в РЭМ. Картина топологической архитектуры по глубине образца в данном случае формируется за счет ВЭ, промодулированных по интенсивности и энергии высокоэнергетическими ОРЭ, отраженными на разной глубине. Информация о строении каждого слоя микросхемы извлекается по изображениям, полученным при энергетической фильтрации ОРЭ. При детектировании ОРЭ с малыми потерями энергии (£ = 0.95£0) формируется изображение только поверхностного слоя образца (Рис, 86). При детектировании ОРЭ с несколько большими потерями энергии (£к0.9£о), которые вышли с некоторой глубины, равной

13

массовой толщине слоя, в данном случае шины металлизации микросхемы, отчетливо сепарируется вся дорожка соединительной шины (Рис. 7в). И наконец, при детектировании ОРЭ с более значительными потерями энергии (£«0.8£0) отчетливо визуализируется второй, заглубленный уровень металлизации (Рис. 7г). Из рисунка 86 следует, что технология нанесения соединительных металлических дорожек Си в рассматриваемой микросхеме не совершенна, имеются большие различия в толщине шин, и даже разрывы. Представленный результат демонстрирует эффективность метода электронной микротомографии в дефектоскопии и контроле качества микроэлектронных приборов, что было ранее недоступно при стандартных методах РЭМ (см., например, на Рис. 7а).

Эффективность предложенного метода микротомографии в ОРЭ демонстрируется также на Рис.8а, где визуализирована многослойная тонкопленочная структура. Она состоит из последовательно напыленных на Эмодложку через прямоугольную щель пленок Аи толщиной 5 нм (области 1 и 3), затем на области 2 и 3 наносится второй слой Аи толщиной 10 нм, что давало толщину слоя участка в области 3 в 15 нм.

(а) (б) (в)

Рис.8. Послойная визуализация отдельных слоев тонкопленочной структуры, схематически представленной на рис.6, (а) Архитектура исследованного тонкопленочного многослойного образца. Размеры квадрата 4-100x100 мкм. (б) - общее представление структуры при энергии детектированных ОРЭ Е = ¡9.5 кэВ; (в) — изображения фрагментов слоев Аи на глубине 200 нм под А1 пленкой, Е = 18 кэВ; (г) — изображения скрытых под А1 слоем частей Аи пленок.

На центральную область структуры наносился через квадратный шаблон слой алюминиевой пленки толщиной 200 нм. Послойный мониторинг этой микроструктуры представлен на рис. 8 б.в, где снимки получены при энергии первичного пучка о=20кэВ при различных энергиях детектированных ОРЭ.

Информация об электронных свойствах и локальных потенциальных барьерах полупроводниковых материалов и приборов, получаемая методом ЭИП в РЭМ во многом

аналогична известному методу наведенного электронным зондом тока (НТ) при изучении р-п переходов, барьеров Шотгки, рекомбинационных центров в кристаллах. Существенное различие заключается не только в отсутствии любых контактов с образцом, но и в том, что роль разделяющего неравновесные носители барьера выполняет приповерхностная область пространственного заряда, где возникает изгиб энергетических зон. Вариации этого изгиба ДК при электронном облучении носят локальный характер, зависящий от типа проводимости облучаемого участка полупроводника, величины потенциального барьера, времени жизни т и диффузионной длины £ неравновесных носителей заряда и других электронных свойств кристалла. Изменения амплитуды ДУ в зависимости от времени С и координаты сканирования х регистрируются детектором ЭИП и формируют видеосигнал. Величину видеосигнала в первом приближении можно выразить следующим соотношением:

±ДК = С/?1п[1 + (/0<?//,)ехр(-*/1)] ^

Здесь С — емкостной коэффициент связи детектирующего устройства, Р=А7У(/ -термический потенциал, /х - обратный ток насыщения потенциального барьера, О-эффективный темп генерации носителей заряда, равный (Ео/Е,)-( 1 -т))^ 1+5), где £о-энергия первичных электронов, £,■- энергия генерации электронно-дырочных пар, т]-доля отраженной энергии облучающих электронов, 5- приведенная скорость поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда.

Демонстрацией эффективности метода ЭИП для диагностики качества легирования полупроводниковых кристаллов является Рис. 9, где тестируется кристалл п-Бг На Рис. 9(а) дается изображение во вторичных электронах, легированные участки практически незаметны. На Рис. 9(6) хорошо визуализируется в виде светлых областей участки локального легирования бором, причем изображения получены в дифференциальном сигнале ЭИП. На Рис. 9(в) изображения получены методом резонансного выделения стробируемого сигнала - получается истинная картина локализации р- участков Б!- кристалла. На Рис. 9(г) четко выявляются локальные неоднородности нити вне области имплантации бора в п-в! подложку.

поверхности кремниевого кристалла (КЭФ) с локально легированными (имплантация бора) участками. Концентрация ЛГ(Я) = 101'см"3.

Рис 9 Изображены

Это может быть обусловлено следующими причинами: либо произошла диффузия примесного бора вне области маски (по локальным исходным дефектам кристалла), либо это следствие бокового рассеяния ионов бора, либо дефектной была маска на рассматриваемом участке образца. Этот пример показывает применимость метода ЭИП для дефектоскопии и контроля качества полуфабрикатных изделий микроэлектроники.

Эксперименты показывают высокую эффективность предложенного решения одновременного параллельного детектирования сигналов ЭИП и отфильтрованных по энергиям ОЭ в растровом электронном микроскопе с целью диагностики трехмерных интегральных микросхем. На демонстрационных снимках, представленных на Рис. 10 приводятся изображения фрагментов строения многоуровневых микросхем, снятых послойно в отраженных электронах (томографический мониторинг структуры по глубине) и соответствующие этим участкам распределения электрических барьеров р-n переходов, зарегистрированные методом ЭИП. На Рис. 10а приводится изображение топологического рельефа поверхности микросхемы JIA2, полученное при регистрации сигнала с кольцевого детектора через Lock-in усилитель при энергии первичных электронов Ео = 10 кэВ. Средняя глубина диссипации энергии в кремнии и окиси кремния при этом равна приблизительно 0.5 мкм.

Рис.10 (а) - Изображение рельефа поверхности микросхемы при

детектировании вторичных и отраженных электронов с помощью кольцевого электрода ЗИП, Еа = 10кэВ. (б) -Суммарное изображение топографии поверхности (инвертированный контраст) и р-п переходов, подученное при детектировании сигнала с кольцевого электрода, Е„ = 20 кэВ. (в) - Снимок верхнего уровня шин металлизации в 03; (г) — Наложение топографии поверхности с

изображениями р-п переходов микросхемы при детектировании ЗИП снизу кристалла, (д) -Изображения только р-п переходов микросхемы при детектировании ЗИП с нижней поверхности кристалла: (е) — Изображение глубинной топологической структуры полученной в ОЭ, с наложением сигнала ЗИП.

(Д) (е)

Электрические барьеры р-п переходов в кремниевом кристалле не визуализируются, т.к. скрыты под окисным защитным покрытием и изолирующем окисным слоем SiOi с суммарной толщиной в 0.5 мкм. Но изображение проводящих шин металлизации (в данном случае из золота) на Рис. 10а примечательно тем, что демонстрирует возможность кольцевого детектора в сочетании с зарядочувствительным предусилителем служить регистрирующим устройством в системе формирования видеоизображения в атмосферном (низковакуумном) РЭМ.

При энергии первичных электронов 20 кэВ глубина зондирования увеличивается, и поэтому детектируются сигналы ЭИП, отображающие распределение р-п переходов в Si кристалле (Рис.106). Оба сигнала получены при импульсном облучении образца и выделении видеосигнала ЭИП с помощью Lock-in усилителя.

Изображения того же фрагмента микросхемы на Рис.10в,г получены при энергии первичных электронов Ео = 20 кэВ, а энергия отфильтрованных ОЭ выбиралась равной 19 кэВ, что давало топографию верхнего уровня микросхемы (рис.9в). Детектирование сигнала ЭИП в данном случае осуществлялось с нижней стороны Я/ кристалла, поэтому изображения р-п переходов более контрастные и четкие, чем при детектировании сверху (сравни с Рис.9б). Предлагаемые в настоящей работе методы спектроскопии ВЭ и ЭИП позволяют следить за параметрами соответствующих структурных нарушений, в частности за распространением атомов примеси за границу имплантированной области с разрешением до Юнм. Это очень важный фактор, т. к. размытие границ имплантированной области накладывает пределы не минимальные размеры элементов полупроводниковой структуры, что ограничивает уровень интеграции.

Другие достоинства настоящего диагностического прибора демонстрирует Рис.11а, на котором впервые в практике электронной спектроскопии, осуществляемой в РЭМ, получены и представлены одновременно спектры и вторичных и отраженных электронов, причем на спектрах ОРЭ (также впервые в РЭМ) в ряде случаев четко проявляются пики упругоотраженных электронов с энергией Я = Е0. Этот результат является в некоторой степени сюрпризом, т.к. спектры получены в относительно невысоком вакууме РЭМ (10"5Тор) и с энергетическим разрешением спектрометра порядка 1,5%. Во многих предшествующих работах утверждалось, что из-за сильного влияния неизбежно возникающей в условиях РЭМ контаминационной пленки из углеводородов упругий пик на спектрах ОРЭ получить невозможно. И действительно, этот пик на экспериментальных спектрах, полученных в РЭМ, до сих пор не был выделен. Теоретические расчеты спектров ОРЭ также показывают наличие или отсутствие указанных пиков в зависимости от выбранной модели взаимодействия электронов с твердотельной средой. В ряде случаев упругий пик разрешается в высоковакуумных аналитических приборах только после математической обработки (деконволюции) спектров. Отметим, что пик ВЭ на рис. 11а смещен по энергетической оси на ЮОэВ из-за зарядки поверхности пленки БЮг до потенциала У,= - 100В.

На Рис. 116. представлены энергетические спектры электронов от сложной

слоистой микроструктуры, состоящей из верхней пленки Та толщиной 2 нм, под которой

находится пленка Си (толщиной 20 нм), затем в глубине еще один слой Та (20 нм) на 81 -

подложке. Спектры, снятые при трех энергиях первичных электронов, резко отличаются

по форме. Так, на спектре, снятом при Е0= 0.2 кэВ, на одной энергетической шкале

укладываются все три типа эмитированных электронов: ВЭ в начале диапазона энергий,

неупруго отраженные электроны с почти равномерным распределением и резкий пик

18

упруго отраженных электронов с энергией Е = Е0= 0.2 кэВ. Распределение ВЭ сдвинуто на величину 20 эВ. так как на подложку подавалось смещение -20 В для более эффективного сбора ВЭ на входе спектрометра. При Е0 =20кэВ пик наиболее вероятной энергии ОРЭ и упругий пик сливаются, разрешения спектрометра в этом случае недостаточно, чтобы разделить вклад в спектр отдельных слоев структуры, в то время как этот вклад довольно хорошо разрешается на спектре, снятом при энергии Е0 = 7.5 кэВ. Последнее обстоятельство дает уникальную возможность определять толщины тонкопленочных локальных покрытий в нанометровом интервале толщин по аномалиям на спектрах ОРЭ, при регистрации интервала энергий Е0-Ет, где Ет - локальный шах или min на сложных спектрах слоистых структур.

Оценка предельной чувствительности и предельного пространственного разрешения в описанном методе нанотомографии и локальной спектроскопии проведена на откалиброванных тестовых структурах по значению массовой толщины пленочных покрытий pd, где р - удельная плотность материала пленки, d - ее толщина. Эксперименты показывают, что уверенно разрешаются по глубине структуры с величиной pd = 30 [г-см"3][нм] для соотношения материалов пленки с атомным номером и подложки с Z2l Z1/Z2>4 и pd = 50[г- см~3][нм] при = 1.2 н- 4. Это дает,

например, для тестовых образцов 1.5 нм Au на Si подложке, 20 нм С на Au подложке, и 2 нм Та на Си подложке. Латеральное разрешение, определяемое данным типом РЭМ при установленном рабочем расстоянии 20 мм, может достигать единиц нанометров.

Измеренные и реконструированные (истинные) спектры ОЭ для однородных массивных мишеней из материалов с различными атомными номерами, в частности для Au (Z=79) и Си (Z=29) и, при низких и средних энергиях Е0 представлены на Рис.11в,г. Все спектры сняты при нормальном падении облучающих электронов, причем угол детектирования равен в = 45°, ток электронного пучка 10 = ЮнА.

Восстановление истинных энергетических спектров электронов проводилось по специальному алгоритму, учитывающему аппаратную (приборную) функцию всего тракта спектрометра. Результаты измерений функции отклика тороидального дефлектора для моноэнергетических электронов показан на рис.12. Распределение по энергии близко к гауссовому, а ширина пиков на полувысоте кривых пропорциональна значению энергии электронов Ео. Огибающая пиков - это характеристика МКП — детектора регистрируемых электронов. Она имеет максимум в районе Ео=1кэВ, а часть ее нарастающей ветви, ответственная, в том числе, за энергию вторичных электронов, представлена на вкладке к рисунку.

(в) (г)

Рис. 11. (а) - измеренные (не нормированные ) спектры ЩЕ)Е на массивной мишени Я и на окисленной поверхности 5['0:-5/ снятые при Ео=ЗкэВ. (б) спектры тонкопленочной многослойной наноструктуры Та-Си-Та-51 подложка, снятые при Е0=0.2кэВ и 20кэВ (не нормированные) и при Ео=7.5кэВ(реконструированные). (в),(г) Излкренные (тонкие линии) и реконструированные (толстые линии) спектры электронов на массивных мишенях Ли и Си соответственно.При Еа = О.ЗкэВ интекс «а» - игмеренные, б -реконструированные.

6000

5000

2000

4000 3000

Рис. 12 Аппаратная функция спектрометра и функция отклика МКП

18 20 Е„, кэВ

Предложенная выше версия универсального тороидального спектрометра позволяет также визуализировать распределение потенциального поля над поверхностью интегральной микросхемы, подобно тому, как это делается в электронно-зондовых диагностических тестерах. Чувствительность к разнице измеряемых потенциалов составляет доли эВ.

Наиболее востребованным в сканирующей электронной микроскопии в последние годы становится метод определения двумерного распределения легирующей примеси в полупроводниковых наноприборах. Картирование локальных распределений примесной концентрации с помощью вторично-электронного контраста в РЭМ является эффективным и оперативным методом контроля качества изделия, т.к. функциональные (электронные) свойства многих полупроводниковых устройств зависят от концентрации примесей в активных областях. При уменьшении размеров современных наноэлектронных структур необходимо знание двухмерного распределения примесей в диапазоне от 1016 до Ю20 см'3 с нанометровым пространственным разрешением и точностью анализа не хуже ±10%.

Ниже предлагается новая версия объяснения формирования контраста изображений от примесных полупроводников, основанная не только на различиях в работе выхода ВЭ, но и на влиянии внутренних электростатических полей на глубину выхода ВЭ, а тем самым на число и главное, на энергию эмитированных в вакуум электронов. Рассмотрим картину потенциалов и полей на поверхности полупроводникового кристалла, представленную на рис.13.

приповерхностной области Ш - кристалла р (а) и п (б) типов проводимости.

Вблизи поверхности полупроводников происходит искривление энергетических зон, вызванное поверхностными состояниями (уровни Тамма и Шокли). В полупроводнике р-типа зоны искривляются вниз, причем положительный потенциал поверхности, равный изгибу зон. равен

дИА Ни 2е

ЛК„= —1п

(9)

где 1и = - дебаевская длина затухания (экранирования), которая для равна

кТ

» 0.125И7 , ЛГ„ - концентрация акцепторной, - донорной примеси в матрице,--

Ч

термический потенциал, В полупроводнике п-типа изгиб зон направлен вверх, в ОПЗ шириной Ж локализуется положительный заряд <2К, а на поверхности - отрицательный заряд - Qa. (см. Рис. 13), поэтому потенциал поверхности ДУ„ - отрицательный.

Положение уровня электрона в вакууме (его энергия) определяется работой выхода Ф = Еу + х > отсчитываемой от уровня валентной зоны Еу, где х - электронной сродство, т.е. разность между уровнем Ег (энергия дна зоны проводимости) и уровнем £ж, и не зависящее от изгиба зон ДКл. Часть ВЭ, имеющих энергию, большую значения Ф, выходят в вакуум с энергией Езе . Для чистого Б) Ег = 1.2 эВ, х = 4-05 эВ. Распределение Ы{Е) по энергиям ВЭ можно представить в виде:

(10)

где 5,(£я;) - функция генерации ВЭ по глубине, А(£ж) - глубина выхода ВЭ, равная для 4-5 нм, т.е. сравнимая по порядку величины с длиной Дебая. Но на этой глубине за счет изгиба зон формируется сильное электрическое поле (рис.13), причем оно

направленно так, что в р-области является для ВЭ «тянущим» к поверхности, а для п-области тормозящим.

Ю 12 14 Е эВ

(а)

(б)

Рис. 14. Измеренные (а) и нормированные (б) ВЭ спектры Ям! и Эг-р участков локально легированного кристалла. Заштрихованная область соответствует полосе энергий ВЭ, использованной для формирования изображенийр- и п- областей 5/.

Это является важным фактором в нашей модели, так как именно влиянием тянущего поля мы объясняем некоторое увеличение эмиссии ВЭ и, что более важно, рост их энергии для легированных участков р-в1 по сравнению с меньшим выходом ВЭ и их меньшей энергии в п-81, что видно из соответствующих спектров, представленных на Рис.14. Эти спектры сняты на пластине п-81, исходно легированной фосфором с концентрацией = 1016см~3, в которой через маску имплантирована примесь бора ЫА с концентрацией 1019см~\ создающая р-тип проводимости.

Рис. 15. Изображения локально легированного Зикристалла в стандартном режиме ВЭ (а) и с помощью фильтрации ВЭ по энергиям (б). На снимке (б) светлые участки соответствуют области р-типа, темные - п-типа.

На изображении (см. Рис.15) участки р-типа выглядят светлыми, а п-матрица -темной. Контраст в настоящем эксперименте равен около 50%, что является наивысшим значением по сравнению с известными опубликованными результатами, где максимально достигаемый контраст был равен 25%. Расчетные оценки по формуле (9) и на основании экспериментальных спектров Рис. 14 а показывают, что в нашей методике, обеспечивающей повышенную чувствительность и контраст, уверенно разрешаются уровни концентрации различающиеся в 2-3 раза, т.е. например 2 • 1018см-3 и 5 ■ 1018см~3.

Отметим, что получаемый здесь необычно высокий контраст обязан и предложенному в настоящей работе техническому решению - использованию в качестве детектора МКП с его суперлинейной характеристикой в области малых энергий вторичных электронов (см. вставку на рис.12). В итоге, при детектируемой энергии 3.54.0 эВ (см. заштрихованную область на спектрах Рис 14а) сигнал от р- и п- участков 81-

кристалла отличается примерно в два раза. т.к. пропорционален в первом приближении

23

квадрату энергии электронов, что и способствует достижению рекордной чуствительности при визуализации инородной примеси, как показано на Рис.15.

Таким образом, предлагаемый высоколокальный и высокочувствительный метод определения типа и степени легирования примесей, а также их пространственного распределения может стать действенным и эффективным аналитическим средством диагностики в наноэлектронике.

Заключение и выводы

1. Для перехода от микро- к нанотомографии был значительно усовершенствован тороидальный электростатический электронный спектрометр, адаптированный к РЭМ, в частности изменена входная электронная оптика и весь тракт детектирования ОЭ, что позволило повысить трехмерное пространственное разрешение до единиц нанометров и существенно расширить область исследований при спектроскопии полного диапазона энергий электронов - от вторичных до упруго-отраженных.

2. Детально рассмотрены и решены физические проблемы улучшения пространственного разрешения в РЭМ и энергетического разрешения электронного спектрометра, что позволило во-первых улучшить указанные параметры и во-вторых более корректно и однозначно интерпретировать экспериментальные результаты послойного анализа топологии трехмерных компонент исследуемых структур.

3. На основе анализа процессов отражения электронов показано, что наилучшее пространственное разрешение и наиболее высокий контраст изображений при томографическом мониторинге послойного строения трехмерных микроструктур достигаются при детектировании отфильтрованных по наиболее вероятной энергии электронов, отраженных под определенным углом на наиболее вероятной глубине, равной глубине залегания скрытого под поверхностью фрагмента микроструктуры.

4. Реализована одновременная параллельная регистрация сигналов вторичных или отраженных электронов и электронно-индуцированных потенциалов в РЭМ, что значительно повысило экспрессность неразрушающего бесконтактного диагностического комплекса, его функциональные и информативные возможности при исследовании как трехмерной топологии, так и электрических характеристик структур микро- и наноэлектроники.

5. Новые физико-технические решения визуализации (с рекордными значениями контраста) локально легированных областей в полупроводниковых кристаллах методами спектроскопии вторичных электронов и детектировании электронно-индуцированных потенциалов намечают пути и возможности количественного мониторинга распределении р- и п- примесей в диапазоне от 1016 до Ю20 см"3 с улучшенной в 3 раза чувствительностью к величине концентрации легирующей примеси и с пространственным разрешением, определяемым паспортными параметрами РЭМ (до единиц нанометров), что пока было невозможно достичь другими электронно-зондовыми аналитическими методами.

24

Список основных публикаций по теме диссертации

1) Гостев A.B., Дицман С.А., Лукьянов Ф.А., Орликовский H.A., Pay Э.И., Сеннов P.A. "Метод и аппаратура электронной микротомографии в сканирующей электронной микроскопии". Приборы и техника эксперимента (2010). №4. С. 124-134.

2) Александров А.Ф., Дицман С.А., Лукьянов Ф.А., Орликовский H.A., Pay Э.И., Сеннов P.A. "Электронно-зондовая неразрушающая бесконтактная диагностика приборных структур микроэлектроники". Микроэлектроника (2010). Т.39. №5. С.327-336.

3) Орликовский H.A., Pay Э.И. "Контраст изображений в режиме детектирования отраженных электронов в сканирующей электронной микроскопии и микротомографии". Известия РАН, серия физическая (2011 ). Т.75. №9. С. 1305-1311.

4) Кошев H.A., Орликовский H.A., Pay Э.И., Ягола А.Г. "Решение обратной задачи восстановления сигнала электронного микроскопа в режиме отраженных электронов на множестве функций ограниченной вариации". Вычислительные методы и программирование (2011). Т.12. С.362-367.

5) Pay Э.И., Орликовский H.A., Иванова Е.С. «Функция отклика и оптимальная конфигурация полупроводниковых детекторов отраженных электронов для сканирующих электронных микроскопов» Физика и техника полупроводников (2012) т.46 №6 с.829-832.

6) Дицман С.А., Лукьянов Ф.А., Орликовский H.A., Pay Э.И., Сеннов P.A. "К вопросу о пространственном разрешении в режиме отраженных электронов в РЭМ". Тезисы Докладов «XXII Российская конференция по электронной микроскопии». Черноголовка (2008). С. 127.

7) Lukyanov F.A., Orlikovsky N.A., Rau ЕЛ., Sennov R.A. "Combined electron-beam method of the diagnostic of 3D-microeiectronic structures in scanning electron microscopy". Zvenigorod "International Conference "Micro- and Nanoelectronics" - 2009 Р.ОЗ-19.

8) Еременко В.Г., Орликовский H.A., Pay Э.И. "Электронно-индуцированный потенциал в РЭМ. Особенности изучения электрической активности протяженных дефектов в Si". Тезисы Докладов «XXI11 Российская конференция по электронной микроскопии», г. Черноголовка (2010). С. 102.

9) Pay Э.И., Гостев A.B., Евстафьева E.H., Орликовский H.A., Татаринцев A.A., Трубицын A.B. Электронно-зондовый томографический комплекс на базе РЭМ для диагностики микро- и наноструктур Санкт-Петербург 2011 Сборник ВТ 12-3 часть I "ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКОНОМИКА" Том 3, Часть 1, стр. 285

10) Orlikovsky N.A. Rau E.I. Tatarintsev A.A. Electron-beam diagnostics microtomography and spectroscopy of microelectronics device structures. 37th International Conference on Micro and Nano Engineering 2011 4.1 P-MEMS-005

11) A.B. Гостев, C.A. Дицман, H.A. Орликовский, Э.И. Pay, P.A. Сеннов «Угловые характеристики средней энергии отраженных электронов для массивных и пленочных мишеней» Черноголовка «XVII Российский Симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел.» 2011 стр 42.

12) A.B. Гостев, С.А. Дицман, E.H. Евстафьева, H.A. Орликовский, Э.И. Pay, P.A. Сеннов. «Измерение толщин нанопленочных покрытий по спектрам отраженных электронов в РЭМ» Черноголовка «XVII Российский Симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел» 2011 с. 43.

13) H.A. Орликовский, Э.И. Pay «О контрасте изображений в режиме отраженных электронов в РЭМ» Черноголовка «XVII Российский Симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел» 2011 стр 60

14) Орликовский H.A. Влияние функции отклика полупроводниковых детекторов электронов на их эффективность. Конф. молодых ученых "Физико-химия и технология неорганических материалов", 2011 г., стр:311

15) Гостев A.B., Кошев H.A., Орликовский H.A., Pay Э.И. «Аппаратная функция тороидального спектрометра РЭМ и ее влияние на спектры детектируемых электронов». XXIV Российская конференция по электронной микроскопии. Черноголовка. (2012). С. 177.

16) Дицман С.А., Зайцев C.B., Лукьянов А.Е., Орликовский H.A., Pay Э.И., Рогов O.A. «Средняя и полная энергия отраженных электронов и контраст изображений в РЭМ в зависимости от угла детектирования» XXIV Российская конференция по электронной микроскопии. Черноголовка. (2012). С. 275.

Отпечатано в ООО «Издательство Спутник+» ПД № 1-00007 от 26.09.2000 г. Подписано в печать 23.08.2012 г. Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,5 Печать авторефератов (495)730-47-74,778-45-60

Введение.

Глава 1.

Основные закономерности взаимодействия электронного зонда с твердым телом

§1.1. Упругое и неупругое рассеяние электронов

§ 1.2. Пробеги электронов и потери энергии при рассеянии

1.2.1. Функция потерь энергии 14 1.2.2 Сравнительный анализ пробегов электронов средних энергий в различных мишенях

§1.3. Информационная глубина и контраст изображений в режиме отраженных электронов РЭМ

1.3.1 Два метода визуализации подповерхностных микроструктур в

1.3.2 О контрасте изображений в режиме отраженных электронов

§ 1.4. Распределение ОРЭ по энергиям как функции глубины и угла выхода

1.4.1. Связь энергии ОРЭ и глубины их отражения

1.4.2. Зависиости распределений по энергиям и глубинам выхода от углов детектирования

§1.5. Обоснование выбора тороидального спектрометра для целей микротомографии в отраженных электронах

Глава 2.

Физические обоснования методов спектроскопии и нанотомографии в обратнорассеянных электронах

§2.1 Пространственное разрешение в режиме отраженных электронов

2.1.1. Размытие электронного зонда в твердотельной мишени и глубина выхода отраженных электронов

2.1.2 Оценки латерального разрешения режима ОЭ в зависимости от энергии первичных электронов

§2.2 Решение обратной задачи повышения пространственного разрешения в режиме отраженных электронов в РЭМ

2.2.1 Экспериментальное определение диаметра электронного зонда

2.2.2 Результаты моделирования экспериментов по реконструкции размытых изображений

§2.3 Определение полной энергии отраженных электронов в зависимости от углов падения и выхода. Оптимизация полупроводниковых детекторов в РЭМ

2.3.1 Средняя энергия ОРЭ как функция угла выхода электронов

2.3.2 Расчет сигнала полупроводникового детектора для моноэнергетических электронов

2.3.3 Расчет детектируемого сигнала для отраженных электронов

§2.4 Контраст изображений в режиме детектирования отраженных электронов в сканирующей электронной микроскопии и микротомографии

2.4.1 Контраст изображений в режиме детектирования ОЭ при использовании кремниевого р-п детектора

2.4.2 Контраст изображений в электронной микротомографии

Глава 3.

Экспериментальная реализация диагностической электронной нанотомографии и спектроскопии в РЭМ

§3.1 Устройство электронно-зондового диагностического нанотомографа

3.1.1 Устройство прибора и методики эксперимента

§3.2 Демонстрационные примеры микротомографической дигностики трехмерных интегральных микросхем

§3.3 Спектроскопия вторичных и отраженных электронов в РЭМ

3.3.1 Особенности электронной спектроскопии в РЭМ

3.3.2 Восстановление истинных спектров отраженных электронов с учетом аппаратной функции спектрометра

§3.4 Спектроскопия вторичных электронов. Мониторинг потенциального рельефа и локально легированных участков полупроводников

§3.5 Методы электронно-индуцированного потенциала и тока в бесконтактной диагностике электрических барьеров полупроводниковых материалов и микроэлектронных структур

Заключения и выводы

Актуальность и общая характеристика работы. В последние годы заметно проявляется тенденция перехода от микро- и нанотехнологиям, и, как следствие, например микроэлектронные устройства все чаще замещаются наноэлектронными приборными структурами. В свою очередь развитие наноэлектроники требует сопровождения адекватными высоколокальными неразрушающими методами диагностики, позволяющими решать вопросы дефектоскопии, контроля качества, физики отказов соответствующих новых изделий.

Одним из эффективных базовых методов субмикронной диагностики является сканирующая электронная микроскопия с ее нанометровым пространственным разрешением и богатым набором детектируемых сигналов. Но традиционные стандартные режимы работы растрового электронного микроскопа (РЭМ) уже не обеспечивают комплексной диагностики приборных структур микро- и наноэлектроники, которая требует специфической информации как о трехмерном строении (топологии) объектов, так и об их локальных электрофизических характеристиках. В настоящее время становятся все более востребованными электронно-зондовые бесконтактные и неразрушающие методы и аппаратура для одновременного определения и контроля все большего числа параметров вновь создаваемых приборных структур, а также количественной характеризации этих параметров.

В настоящей работе детально изучены информационные возможности традиционных методов диагностики микроструктур в РЭМ, и на основе анализа этих методов намечены пути их дальнейшего совершенствования и развития. Разработан также ряд новых оригинальных методов диагностики, причем основное внимание уделено вопросам комплексного физического тестирования, т.е. одновременному контролю по многим информационным параметрам, как топологических, так и электрофизических. Такое комплексное универсальное исследование дает несомненное преимущество, т.к. обеспечивает возможность получения максимально достоверной информации от ряда сигнальных откликов при одном сканировании объекта.

Новые разработки способствуют более экспрессному, многофункциональному контролю тестируемых микро- и нано- электронных компонент приборных структур твердотельной электроники.

Целью и основной задачей работы были разработка высоколокального неразрушающего диагностического комплекса на основе сканирующего электронного микроскопа, позволяющего проводить научно-исследовательские работы по тестированию объектов по максимальному числу функциональных параметров как при создании новых наноустройств, так и при дефектоскопии и анализе отказов готовых приборов.

Основными требованиями, представляемыми к предложенному комплексу, являются нанометровое пространственное разрешение, бесконтактность, принципиально неразрушающий характер проводимых испытаний, достоверность и высокая информативность экспрессных исследований.

Научная новизна и практическая значимость работы определяются следующими основными результатами, полученными впервые:

- на основе анализа размытия электронного зонда в твердотельной среде и потерь энергии первичных электронов найдены оптимальные условия детектирования обратно рассеянных электронов (ОРЭ) в томографических экспериментах: необходимо детектировать ОРЭ, обладающих наиболее вероятной энергией и отраженных на наиболее вероятной глубине под наиболее вероятным углом выхода из поверхности образца;

- определены условия получения максимального контраста изображений массивных и многослойных микроструктур с учетом особенностей конфигурации детекторов ОРЭ и способов получения видеосигналов;

- на основе решения обратных задач, учитывающих аппаратные функции прибора, показаны возможности реконструкции размытых изображений заглубленных микроструктур и регистрируемых спектров ОРЭ в РЭМ;

- значительно модифицирован и усовершенствован электронно-зондовый томографический комплекс, что позволило в разы повысить пространственное разрешение при послойном мониторинге планарных микро- и наноструктур, примерно в два раза повысить энергетическое разрешение и чувствительность тороидального спектрометра;

- реализована возможность снятия электрических спектров электронов в РЭМ во всем энергетическом диапазоне - вторичных, обратнорассеянных, упруго-отраженных;

- проведена модернизация диагностической установки, что позволяет проводить тестирование объекта одновременно по многим топологическим и электро- физическим параметрам;

- физически обоснован эффект визуализации локально легированных участков примесями р- и п- типов при спектроскопической постановке экспериментов;

- намечены пути количественной оценки толщин нанометровых покрытий и уровней легирования полупроводниковых кристаллов.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке и реализации лабораторной модели многофункционального электронно-зондового диагностического комплекса, работоспособность, эффективность и потенциальные возможности которого широко продемонстрированы на ряде примеров изучения строения и характеристик приборных устройств полупроводниковой электроники.

Достоверность результатов работы подтверждается хорошей корреляцией теоретических моделей с результатами экспериментов на тестовых образцах, а также с некоторыми результатами, полученными по отдельным разделам исследований другими методами, на которые в работе приводятся обширные ссылки.

Защищаемые положения

В диссертационной работе защищаются:

1. Унифицированный электронно-зондовый диагностический комплекс на базе РЭМ, позволяющий проводить неразрушающий высоколокалный контроль топологических и электрофизических характеристик приборных структур микро- и наноэлектроники.

2. Реализация вычислительных методов и экспериментальных приемов повышения пространственного разрешения в электронной микротомографии и энергетического разрешения в электронной микроскопии в РЭМ, позволяющие измерять спектры электронов во всем энергетическом диапазоне - от медленных вторичных до упруго-отраженных.

3. Интерпретация контраста изображения и его инверсии, а также информационной глубины при исследовании трехмерных микроструктур методом электронной микротомографии.

4. Спектроскопический вторично-электронный метод повышения чувствительности мониторинга распределения легирующих примесей в полупроводниковых кристаллах и его физическое обоснование.

Апробация работы

Всего по результатам работы опубликовано 5 статей в реферируемых журналах и 11 публикаций тезисов докладов на российских и международных научных конференциях, список которых приводится в диссертации и автореферате.

Структура диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения (основных выводов), списка используемой литературы. Первая глава является обзором научных трудов по теме диссертации, где изложены современные достижения в соответствующей области исследований, приводятся основные сведения, которые имеют прямое отношение к кругу решаемых в диссертации задач.

Заключение и выводы

1. Для перехода от микро- к нанотомографии был значительно усовершенствован тороидальный электростатический электронный спектрометр, адаптированный к РЭМ, в частности изменена входная электронная оптика и весь тракт детектирования ОЭ, что позволило повысить трехмерное пространственное разрешение до единиц нанометров и существенно расширить область исследований при спектроскопии полного диапазона энергий электронов - от вторичных до упруго-отраженных.

2. Детально рассмотрены и решены физические проблемы улучшения пространственного разрешения в РЭМ и энергетического разрешения электронного спектрометра, что позволило во-первых улучшить указанные параметры и во-вторых более корректно и однозначно интерпретировать экспериментальные результаты послойного анализа топологии трехмерных компонент исследуемых структур.

3. На основе анализа процессов отражения электронов показано, что наилучшее пространственное разрешение и наиболее высокий контраст изображений при томографическом мониторинге послойного строения трехмерных микроструктур достигаются при детектировании отфильтрованных по наиболее вероятной энергии электронов, отраженных под определенным углом на наиболее вероятной глубине, равной глубине залегания скрытого под поверхностью фрагмента микроструктуры.

4. Реализована одновременная параллельная регистрация сигналов вторичных или отраженных электронов и электронно-индуцированных потенциалов в РЭМ, что значительно повысило экспрессность неразрушающего бесконтактного диагностического комплекса, его функциональные и информативные возможности при исследовании как трехмерной топологии, так и электрических характеристик структур микро- и наноэлектроники.

5. Новые физико-технические решения визуализации (с рекордными значениями контраста) локально легированных областей в полупроводниковых кристаллах методами спектроскопии вторичных электронов и детектировании электронно-индуцированных потенциалов намечают пути и возможности количественного мониторинга распределении р- и п- примесей в диапазоне от 1016 до Ю20 см"3 с улучшенной в 3 раза чувствительностью к величине концентрации легирующей примеси и с пространственным разрешением, определяемым паспортными параметрами РЭМ (до единиц нанометров), что пока было невозможно достичь другими электронно-зондовыми аналитическими методами.

1. Wentzel G. Zwei Bemerkungen über die Zerstereuung korpuskularer Strahlen als Beugungserseheinungen// Z.Phys. 1927. V. 40 p.590

2. N.F. Mott, H.S.W. Massey. The Theory of Atomic Collisions 3rd edition Oxford Univ. Press. London 1965.

3. F.Salvat, R. Mayol. Elastic scattering of electrons and positions by atoms. Scrodinger and Dirac partial wave analysis // Comp Commu 1993 v 74 p 358

4. R.F. Egerton. Measurment of inelastic/elastic scattering ratio for fast electrons and its use in the study of radiation damage// Phys Stat Sol (a) 1976 v 1976 v 37 p663

5. H.Bethe, Zur Theorie des Durchganges schneller Korpuskelstrahlen durch Materie // Ann Phys 1930 V 5 p325

6. M.J. Berger, S.M. Seltzer. Tables of energy loss and ranges of electrons and positions. // Nat Acad Sei Nat Res Council publ. 1133 Washington D.C. 1964 p 205

7. N. Bohr The penetration of atomic particles through matter // Kgl. Danske Videnskabernes, Selskab, Matematisk-fysiske Meddelelser. 1948. V. 18. № 8.

8. R.D. Birkhoif The passage of fast electrons through matter // Encyclopedia of Physics. Springer, Berlin. 1958. V. 34. P. 53

9. H. A. Bethe, J. Ashkin. Passage of radiation through matter. // Experimental Nuclear Physics. Willey, New York. 1953. V. 1. P. 166.

10. T. S. Rao-Sahib, D. B. Wittry. X-ray continuum from thick element targets for 10-50 keV electrons. // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. P. 5060.

11. D. C. Joy, S. Luo. An empirical stopping power relationship for low energy electrons // Scanning. 1989. V. 11. P. 176.

12. Практическая растровая электронная микроскопия. Под. ред. Д.Голдстейна. / М.: Мир 1978 г. С. 656.

13. Williamson W., Antolak A.J., Meredith R.J. // J. Appl. Phys. 1987. V.61. P.4612

14. Matsukawa Т., Shimizu R., Harada K., Kato T. // J. Appl. Phys. 1974. V.45. P.733.

15. Kanaya K., Okayama S.: Penetration and energy-loss theory of electrons in solid targets. J. Phys. D.: Appl. Phys. 5. 43-58 (1972).

16. Cosslett V.E., Thomas R.N. // Brit. J. Appl. Phys. 1964. V.15. P. 1283.

17. Fitting H.-J. // "The energy loss of transmitted and backscattered electrons" PhysRev 1954 p. 345-355

18. Grun A.E. // Z. Naturforsch. 1957. V.12A. N7. P.89.

19. Everhart Т.Е., Hoff P.A. // J. Appl. Phys. 1971. V.42. N13. P.5837.

20. L. Reimer, R. Senkel. Monte-Carlo simulation in low voltage scanning electron microscopy. //Optic. 1995. V. 98. P. 85/

21. M. R. Sogard. Backscattered electron energy spectra for thin films from an extension of the Everhart theory. // J. Appl. Phys. 1980. V. 51. № 8 P. 4412.

22. C. Mellen. Micro-tomography in a SEM using BSE information. // Eur. Microsc. Anal. 2001. V. 37. P. 9-11.

23. Wells O. Effects of collector take-off angle and energy filtering of the BSE image in the SEM. // Scanning. 1979. V. 2. P. 199.

24. Киреев В.А., Разгонов И.И. Прямое наблюдение послойной катодолюминесценции тонкопленочной структуры. //ЖТФ. 1989. Т. 59. № 4. С. 180-182

25. Saparin G.V., Obyden S.K., Ivannikov P.I., Mokhov E., Roenkov A.D. Three-dimentional studies of SiC polytype Transformations. // Scanning. 1997. V. 19. P. 269-274.

26. Аристов B.B., Гвоздовер P.C., Гостев A.B., Pay Э.И., Савин В.О. Развитие и новые применения модуляционных методов микротомографии в растровой электронной микроскопии. // Изв. АН. Серия физич. 1997. Т. 61. № 10. С. 1959-1965.

27. Аристов В.В., Дремова H.H., Рау Э.И. Характеристики, особенности и примеры применения тороидального энергоанализатора в растровой электронной микроскопии. //ЖТФ. 1996. Т. 66. № 10. С. 172

28. Н. Hoffmeister, L. Reimer, Н. Kohl. Untersuchungen zu Austrittstiefen- und energiespektren der ruekgestreuten Elektronen im Rasterelektronenmikroskop mittels Monte-Carlo Simulation. // Optik. 1999. V. 110. Suppl. 8. P. 47.

29. L. Reimer, M. Reipenhausen. Detector strategy for secondary and backscattered electros using multiple detector system. // Scanning. 1985. V. 7. P. 221.

30. Э.И.Рау, В.О.Савин, Р.А.Сеннов, Б.Г.Фрейнкман, Х.Хоффмайстер. "Исследование электронно-оптических характеристик тороидального спектрометра". Изв.АН, серия физическая, 2000, т.64, №8, с. 1574-1578.

31. Э.И.Рау, В.О.Савин, Р.А.Сеннов, М.Н.Филиппов, Ху Веньго. «Экспериментальное определение трансмиссионных характеристик и энергетического разрешения тороидального спектрометра для растрового электронного микроскопа». Поверхность, 2000. №2. с. 10-21.

32. Rau E.I., Robinson V.N.E. // Scanning 1996 V.18 p.556-562.

33. Niedrig H. Rau E.I. //Nuclear Instr. Methods in Phys. Research 1998. V.142. p523-534/

34. Гостев A.B., Дицман C.A., Лукьянов Ф.А., Орликовский H.A., Pay Э.И., Сеннов P.A. "Метод и аппаратура электронной микротомографии в сканирующей электронной микроскопии". Приборы и техника эксперимента (2010). №4. С.124-134.

35. Александров А.Ф., Дицман С.А., Лукьянов Ф.А., Орликовский H.A., Рау Э.И., Сеннов P.A. "Электронно-зондовая неразрушающая бесконтактная диагностика приборных структур микроэлектроники". Микроэлектроника (2010). Т.39. №5. С.327-336

36. Орликовский H.A., Рау Э.И. "Контраст изображений в режиме детектирования отраженных электронов в сканирующей электронной микроскопии и микротомографии". Известия РАН, серия физическая (2011). Т.75. №9. С.1305-1311.

37. Рау Э.И., Гостев A.B., Евстафьева E.H., Орликовский H.A., Татаринцев A.A., Трубицын A.B.

38. Электронно-зондовый томографический комплекс на базе РЭМ для диагностики микро- и наноструктур Санкт-Петербург 2011 Сборник ВТ 12-3 часть 1 "ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКОНОМИКА" Том 3, Часть 1, стр. 285

39. Дицман С.А., Лукьянов Ф.А., Орликовский Н.А., Pay Э.И., Сеннов Р.А. "К вопросу о пространственном разрешении в режиме отраженных электронов в РЭМ". Тезисы Докладов «XXII Российская конференция по электронной микроскопии». Черноголовка (2008). С. 127.

40. Lukyanov F.A., Orlikovsky N.A., Rau E.I., Sennov R.A. "Combined electron-beam method of the diagnostic of 3D-microelectronic structures in scanning electron microscopy". Zvenigorod "International Conference "Micro- and Nanoelectronics" 2009 P.03-19.

41. Н.А. Орликовский, Э.И. Pay «О контрасте изображений в режиме отраженных электронов в РЭМ» Черноголовка «XVII Российский Симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел.» 2011 стр 60

42. Orlikovsky N.A. Rau E.I. Tatarintsev A. A. Electron-beam diagnostics microtomography and spectroscopy of microelectronics device structures. 37th International Conference on Micro and Nano Engineering 2011 4.1 P-MEMS-005

43. Орликовский Н.А. Влияние функции отклика полупроводниковых детекторов электронов на их эффективность. Конф. молодых ученых "Физико-химия и технология неорганических материалов", 2011г., стр:311

44. Goldstein J., Costley J., Lorimer G., Reed J. // Proc. X SEM Symp. Ed. O.Hare, Chicago. 1977. V.1.P.315.

45. Gignac L.M., Kawasaki M., Boettcher S., Wells O.C. // J. Appl. Phys. 2005. V.97. P.l 14506.

46. Nosker R.W.Scattering of higly focused kilovolt electron beams by solids // J. Appl. Phys. 1969. V.40. N4. P. 1872.

47. Fitting H.-J. //Phys. Stat. Sol. Ser. a. 1974. V.26. P.525.

48. Klein P., Andrae M., Rohrbacher K., Wernisch J. // Scanning. 1996. V.18. P.417.

49. Tomlin S.G. // Proc. Phys. Soc. 1963. V.82. P.465.

50. Wittry D.B., Kyser D.F. // J. Appl. Phys. 1967. V.38. P.375.

51. Bishop H.E. // Proc.Phys.Soc. 1965. V.85. P.855.

52. Drescher H., Reimer L., Seidel H. // Z. Angew. Phys. 1970. V.29. P.331

53. Reimer L. Image formation in low-voltage scanning electron microscopy. Ed. SPIE. Washington USA. 1993.P.144.

54. Werner U., Heydenreich J. // Ultramicroscopy. 1984. V. 15. P. 17

55. Yasuda M., Kawata H., Murata K. // J. Appl. Phys. 1995. V.77 (9). P.4706.

56. Erdman N., Kikuchi N., Laudate A., Robertson V. // Advanced Materials and Processes. 2009. V. 167.1. 9. P. 28-31

57. H. Hamerlick. // Scanning. 1987. V. 9. № 1. P. 32.

58. Ю.А. Новиков, C.B. Пешехонов, A.B. Раков и др. // Изв. АН. Сер. физич. 1993. Т. 57. № 8. С. 84.

59. Л.Б. Розенфельд, A.B. Суворинов. //Изв. АН. Сер. физич. 2000. Т. 64. № 8. С. 1594

60. Wells О. Low-loss image for surface scanning electron microscope// Appl. Phys. Lett. 1971. V.19.P.232.

61. Лукьянов Ф.А., Pay Э.И., Сеннов P.A. Глубина пробега первичных электронов, размытие электронного пучка и пространственное разрешение в электронно-зондовых исследованиях// Изв.РАН, сер.физич. 2009. Т.73. №4. С.463.

62. Konkol A., Booker G.R., Wilshaw P.R. Backscattered electron contrast on cross section of interfaces and multilayers iin scanning electron microscope// Ultramicroscopy. 1995. V.58. P.233.

63. Гайдук И.М., Бородина И.Н., Тарасов В.К.Практический алгоритм вычета аппаратной функции при линейном профилировании методом преобразования, обратно свертке // Изв. АН СССР. сер.физич. 1990. Т.54. №2. С.332.

64. Yano F., Nomura S. Deconvolution of scanning electron microscopy images // Scanning. 1993. V.15. P. 19.

65. Кошев H.A., Лукьянов Ф.А., Pay Э.И., Сеннов P.A., Ягола А.Г. Повышение пространственного разрешения в режиме отраженных электронов в сканирующей электронной микроскопии. ИЗВ. РАН, серия физическая, 2011. 75, N9. 1248-1251

66. Тихонов А.Н. Гончарский A.B. Степанов В.В. Ягола А.Г. Численные методы решения некорректных задач. М.Наука, 1990.

67. Matsukawa Т., Shimizu R., Hashimoto Н. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1974. V. 7. P. 695.

68. Kulenkampff H., Ruttiger K. // Zeitschrift Physik. 1954. Bd. 137. S. 426

69. Everhart Т. E. // J. Appl. Phys. 1960. V.31. № 8. P. 1483

70. Pay Э.И., Сеннов P.A. // Изв. РАН. Сер. физич. 2004. Т. 68. № 9. С. 1342.

71. Antolak A.J., Williamson W. // J. Appl. Phys. 1985. V. 58. № 1. P. 526

72. Niedrig H. // Scanning Electron Microscopy. Ed. O'Hare. Chicago. 1981. V. 1. P. 29

73. Kanter H. // Ann. Phys. 1957. V. 6. № 20. P. 144.

74. Darlington E. H. // J. Phys. D. 1957. V. 8. № 1. P. 85.

75. Radzimski Z. // Scanning electron microscopy. Ed. O'Hare. Chicago. 1987. V. 1. P. 975.

76. Heyna J. // Scanning. 1992. V. 14. P. 256.

77. Andrae M., Rohrbacher К., Klein P., Wernisch J. // Scanning. 1996. V. 18. P. 401.

78. Находкин Н.Г., Остроухов A.A., Романовский В.А. // ФТТ. 1962. Т. 4. Вып. 6. С. 1514.

79. Gerard P., Balladore J.L., Martinez J.P., Ouabbou А. // Scanning. 1995. V. 17. P. 377.

80. Gerard P., Ouabbou A., Balladore J.L., Martinez J.P. // J. Phys. III. France. 1997. V. 7. P. 963.

81. Lin P.S., Becker R.P. // Scanning Electron Microscopy. Ed. O'Hare. Chicago. 1975. P. 61.

82. Funsten H.O., Suszcynsky D.M., Ritzan S.M., Korde R. // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1997. V. 44. №6. P. 2561.

83. Гостев A.B., Дицман С.А., Забродский В.В., Забродская Н.В., Лукьянов Ф.А., Pay Э.И., Сеннов P.A., Суханов В.Л. // Изв. РАН. Сер. физич. 2008. Т. 72. № 11. С. 1539.

84. Reimer L. // Image formation in low-voltage scanning electron microscopy. Washington. SPIE Press. 1993. P. 33.

85. F. Arnal, P. Verdier C.R.Acad.Sci.Paris. V.268, 1526 (1969).

86. A.B. Гостев, В.Г. Дюков, C.A. Дицман и др. Изв. РАН, сер. физич. Т.74. №7, 1010 (2010).

87. H.-J. Hunger, L. Kuchler Phys.Stat.Sol. (a). V.56, 45 (1979).

88. К. Kanaya, S. Ono J. Phys. D. V. 11, 1495 (1978).

89. H.-J. Fitting J.Electr. Spectr. Rel. Phenom. V.136,265 (2004).

90. H.H. Михеев, В.И. Петров, M.A. Степович Изв. АН СССР. сер. физич. 55 (9), 1474 (1991).

91. Reimer L. Scanning Electron Microscopy. Springer Ed. Heidelberg. 1998. P. 260.

92. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. М.: Мир. 1984. т. 1. с. 154.

93. Seiler Н. // in: Scanning Electron Microscopy. SEM Inc. Ed. O'Hare, Chicago. 1976. V.l. P. 9.

94. Pay Э. И., Савин В. О., Сеннов Р. А. // Поверхность. 2000. № 12. С. 4.

95. Wells О. // Scanning. 1979. V. 2. Р. 199

96. Wells О., Savoy R., Bailey P. // in: Electron Beam Interaction with Solids. SEM Inc. Ed. O'Hare. Chicago. 1982. P. 287

97. Reimer L., Popper W., Brocker W. // in: Scanning Electron Microscopy. SEM Inc. Ed. O'Hare. 1978. V. 1. P.705.

98. Staub P. F. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1994. V. 27. P.1533.

99. Bongeier R., Go IIa U., Kassens L., Reimer L., Schindler В., Senkel R., Spranck M. // Scanning. 1993. V. 15. P. 1.

100. Arnal F., Verdier P. // C. R. Acad. Sei. Paris. 1969. V. 268. P. 1526.

101. Kanaya K., Okayama S. // J. Phys. D. 1972. V. 5. P. 43.

102. Cosslet V. E., Thomas R. N. // Brit. J. Appl. Phys. 1964. V. 15. P. 1283.

103. Rau E. I., Reimer L. // Scanning. 2001. V. 23. P. 235.

104. Афонин В. П., Лебедь В. И. Метод Монте-Карло в рентгеновском спектральном микроанализе. Новосибирск. Наука. 1989 г. С. 110.

105. Engelhardt Н. A., Back W., Menzel D., Liebl H. // Rev. Sei. Instr. 1981. V. 52., №6. p. 835-845.

106. Toffoletto F., Leckey R., Riley J. // Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Research (B). 1985. V. 12. p. 282-291.

107. Ghielmetty A., Shelley E. // Nucl. Instrum. Meth. in Phys. Research (A). 1990. V. 298. p. 181-187.

108. Reddish T. J., Richmond G., Bagley G., Wightman J. // Rev. Sei. Instr. 1997., V. 68. p. 2685-2692.

109. Lower J., Panajotovic R., Bellm S., Weigold E. // Rev. Sei. Instr. 2007. V. 78. p. 111301111320.

110. Дремова H.H., Pay Э.И., Робинсон В.//ПТЭ 1995г. N1 c.144

111. Pay Э. И., Сеннов P. А., Реймер Д., Хоффмайстер X. // Изв. АН., Сер. физич. 2001. Т. 65. с. 1328-1332.

112. Khursheed A., Hoang Н. // Ultramicroscopy, 2008. V. 109. p. 104-110

113. Hoang Н., Osterberg M., Khursheed A.// Ultramicro scopy. 2011. V. 111. P. 1093-1100.

114. Якимов Е.Б.// Изв. РАН сер. физич. 1992. т. 56. с. 31-44

115. Semiconductor Material and Device Characterization, ed. by D.K. Schroder (J. Wiley, Sons Inc., 1998). P. 453

116. Pay Э.И., Шичу Чжу. "Бесконтактный электронно-зондовый метод измерения диффузионной длины и времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниках" // ФТП (2001). Т.35. №6. С.749-752.

117. Гостев A.B., Pay Э.И., Шичу Чжу, Якимов Е.Б. "О возможности измерения локальных параметров полупроводниковых материалов методом электронно-индуцированной ЭДС" // Изв. РАН, сер. физич. (2000). №8. С. 1580-1585.

118. Fuyuki Т., Matsunami Н. "Determination of lifetime and diffusion constant of minority carriers by a phase-shift technique using an EBIC" // J.Appl.Phys. (1981). V.52. N5. P.3428.

119. Darlington E.H. Cosslet V.E. //J.Phys.D. 1972. V.5. p. 1969.

120. Gerard P., Balladore J., Martinez J., Ouabbou A. //Scanning 1995. V.17. p. 377.

121. Schlichting F., Berger D., Niedrig H. //Scanning. 1999. V.21. p. 197.

122. Pay Э.И., Сеннов P.A., Реймер Л., Хоффмайстер X. //Изв. РАН. Сер.физич. 2001. Т.65. с. 1328.

123. Афанасьев В.П., Лубенченко A.B., Федорович С.В., Паволоцкий А.Б. //ЖТФ. 2002. Т.72. №11. с. 100

124. Bauer Н. D. // Exper. Technik der Physik. 1979. V. 27. № 4. p. 331-338.

125. Cubric D. Kholine N. konishi I.// Nucl. Instr. Methods Phys. Research (A). 201 l.V.645.p.234-240

126. Jablbonski A., Hansen H. S., Jansson C., Tougaard S. // Phys. Rev (B). 1992. V. 45. № 7. p. 3694-3702

127. Болотина A.B., Лукьянов Ф.А., Pay Э.И., Сеннов P.A., Ягола А.Г. //Вестник МГУ. Серия 3 (физика, астрономия). 2009. №5. с. 30.

128. Афанасьев В.П., Ефременко Д.С., Лубенченко A.B. //Поверхность. 2008. N5. с. 45.

129. Frank L., Stekly R., Zadrazil M., El-Gomati M., Mullerova I. //Microchim Acta. 2000. V.132. p. 179.

130. Sommerkamp P. HZ. angew. Physik. 1970. V.28. N4. p. 220.

131. Kulenkampf H., Spyra W. // Z. Physik. 1954. V.157. p. 416.

132. Kanter H. //Ann. Physik. 1957. V. 20. p.144.

133. Reimer L., Senkel R. //Optik. 1995. V.98. N3. p. 85.

134. El-Gomati M., Walker C.G., Assad A.M., Zadrazil M. // Scanning. 2008. V.30. p.2.

135. Зайцев С.И. Методы зондовой диагностики микроструктур: теория, моделирование и обратные задачи. Диссертация д.ф.-м.н. Черноголовка, ИПТМ РАН 2000 г.

136. Joy D.C., Prasad M.S. Meyer H.// J Microscopy. 2004 V 215 p77-85

137. Томашпольский Ю.А. Аналитическая вторично-элдектронная эмиссиометрия. М.: Научный мир 2006

138. Thong J.T.L. Electron Testing Tecnology NY USA Plenum Press 1993 p.206

139. Зи С. Физика полупроводниковых приборов М.:Мир1984 т. 1

140. Perovic D, Castell М. Howie A. Lavoie С. Tiedje Т. Cole J. // Ultramicroscopy 1995 V.58 p.104-113

141. Sealy C. Castell M., Wilshaw P. //J.Electr. Microscopy 2000 V49 рЗ 11-321

142. Buzzo M. Ciappa M. Millan J Gorignon P. Fichtner W.// Microelectronic Engineering 2007 V.84. p.413-418

143. Kazemian P. Mentink S. Rodenburg C. Humphreys C.//Ultramicroscopy 2007 VI07 p.140-150

144. Schonjahn C., Humphreys J. Glick M., J.Appl.Phys 2002 V.92.p.7667-7671

145. Lin Y., Joy D.C.// Surface Interface Analysis 2005 V 37.p.895-900149. бонч-Бруевич В.JI., Калашников С.Г.// Физика полупроводников М.:Наука 1977. 672

146. Touzin М. Goeuriot D., Goeuriot-Piecourt С., Juve D., Treheux D. Fitting H.-J.// J Appl.Phys 2006.V.99.p.l 14110-114114

147. Casoux J.//J.Appl. Phys2011 V110.p.024906-15

148. Wong W.K., Rau E.I., Thong J.T. "Electron-acoustic and surface electron beam induced voltage signal formation in scanning electron microscopy analysis of semiconductors samples". //Ultramicroscopy (2004). V.101. P.183-195.

149. Pay Э.И., Сеннов P.А. "Анализ кинетики сигналов в методах наведенного тока, тока смещения и электронно-индуцированного потенциала в РЭМ". // Изв. РАН, сер. физич. (2002). Т.66. №9. С.1352-1355.

150. Kolachina S., Phang J.C.H., Chan D.S.H., "Single contact electron-beam induced currents (SCEBIC) in semiconductor junctions" // Sol. State Electr. (1998). V.42. №6. P.957-962.