Charakterisierung von USJ auf Arsen-basis mit GI-XAS

Wissen über die Physik von silizium-basierten Bauteilen in der Nanotechnologie ist von großer Bedeutung für zukünftige Entwicklungen in der Halbleiterindustrie. Der Bedarf an Bauteilen im Nanometer-Bereich stellt neue Herausforderungen an die Produktions- und Analyseverfahren, welche notwendig sind, um die Einzelkomponenten der nächsten Generation von Mikroprozessoren fertigen zu können. Im speziellen werden verschiedene Implantationsverfahren untersucht, die in der Lage sind, sogenannte "Ultra Shallow Junctions" (USJ) herzustellen, welche die Basis solcher Einzelkomponenten (z.B. MOS-Transistoren) darstellen. Um den Mechanismus von Aktivierung und Deaktivierung der Donator-Atome in Abhängigkeit von Implantationstechnik und folgender thermischer Behandlung zu verstehen, ist es notwendig, die lokale atomare Struktur des Halbleiters zu kennen. Daher werden Analyseverfahren benötigt, die sowohl diese notwendige Information liefern, als auch ausreichend oberflächensensitiv sind um die USJ, die im Bereich von einigen nm unter der Oberfläche des Siliziums liegen, analysieren zu können. Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (TXRF-Analyse) ist ein etabliertes Verfahren zur Multi- Elementanalyse oberflächennaher Schichten mit Dicken im nm Bereich, welches zusätzlich Aussagen über die Tiefenverteilung (das Tiefenprofil) der Elemente im Substrat erlaubt. Bei diesem Verfahren schließt die anregende Strahlung mit der Probenoberfläche sehr kleine Winkel - im Bereich des Grenzwinkels der Totalreflexion - ein. Dieser streifende Einfall hat zur alternativen, englischen Bezeichnung "Grazing Incidence" XRF geführt. Die Leistungsfähigkeit dieser Methode kann erheblich gesteigert werden, wenn Synchrotronstrahlung als Anregungsquelle verwendet wird. Dies ermöglicht außerdem eine Kombination mit Röntgen- Absorptionsspektroskopie. Hierbei wird die Feinstruktur des Absorptionskoeffizienten eines Elements untersucht, die durch ihre Charakteristik Rückschlüsse auf die lokale, atomare Struktur der Probe zulässt. Eine Kombination von TXRF und Absorptionsspektroskopie ermöglicht daher eine tiefenaufgelöste Untersuchung der Donator-Atome in Proben, die für die Herstellung von USJ implantiert wurden. Im Rahmen des Projekts sollen Proben, die mit verschiedenen Implantationstechniken hergestellt wurden, an den Stanford Synchrotron Radiation Laboratories (SSRL) mit Hilfe von Absorptionsspektroskopie in TXRF Geometrie charakterisiert werden. Eine vorab durchgeführte Machbarkeitsstudie zeigte bereits die Leistungsfähigkeit der Methode und des Labors vor Ort. Methode, Datenauswertung und interpretation sollen im Weiteren optimiert und auf verschiedene experimentelle Konfigurationen erweitert werden. Zusätzlich soll die Analyse unter Zuhilfenahme theoretischer Datenmodellierung auf den kantennahen Bereich der Feinstruktur des Absorptionskoeffizienten erweitert werden.