Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 17 
4. Low Energy Ion Scattering Spectroscopy 
Sowohl im Transistor- als auch im Leitbahnbereich gibt es diinne Schichten, die nur wenige 
Atomlagen dick sind. Zu deren Herstellung wird u.a. die Atomic Layer Deposition (ALD) 
benutzt. Bei dieser Abscheidetechnik tritt ein inselférmiges Schichtwachstum auf und man 
muss wissen, wann eine so hergestellte Schicht die Unterlage vollständig bedeckt. Dies kann 
man mit einer Analysentechnik tun, die nur die äußerste Atomlage einer Schicht analysiert: 
Bei der Methode LEIS (Low Energy Ion Scattering Spectroscopy) [4] wird die Proben- 
oberfläche mit Edelgasionen der Energie 1...8 keV beschossen. Ein geringer Teil dieser 
Edelgasionen wird ionisiert zurückgestreut. Analysiert man diese nach der Streuenergie, 
erhält man ein Spektrum, in dem die einzelnen Peaks der Masse der streuenden Oberflächen- 
atome zugeordnet werden können. Je höher die Peakenergie umso höher ist die Masse der 
streuenden Oberflächenatome. Die Peakintensität wird durch die Konzentration der Atome in 
der äußersten Atomlage bestimmt. In einer eventuell auf der niederenergetischen Seite der 
Peaks auftretenden Schulter ist weiterhin eine Tiefeninformation enthalten. 
Abb. 6 zeigt als Beispiel die Oberflichenbedeckung von Si mit einer HfO,-Schicht. In 
Abhängigkeit von der Vorbehandlung braucht es 10 bis 15 ALD-Zyklen, bis die HfO,- 
Schicht geschlossen ist. 
120 
5 100 
80 
j 60 
= 
© 40 
3 1 % (Hf_no treatment) 
7 20 » %(Hf treatment A) 
%(Hf treatment B) 
ho 
cycles 
Abb. 6: Oberflichenbedeckung einer Si -Oberfliche mit einer ALD HfO,-Schicht in Abhéngigkeit von der 
Vorbehandlung (Treatment A und B), basierend auf LEIS-Spektren 
5. Atomsondentomographie 
Es wurde bereits festgestellt, dass die Analyse von dreidimensionalen Strukturen im Bereich 
< 100 nm mit groBen Herausforderungen verbunden ist. Fiir die Analyse von 3D-Strukturen 
im nm-Bereich kommt nur die Atomsondentomographie [5] infrage. Bei dieser Methode wird 
die Oberfläche einer sehr feinen Materialspitze durch Anlegen einer Hochspannung auf einen 
ortsempfindlichen 2D-Detektor abgebildet. Wird parallel dazu durch gepulste Laser- 
verdampfung die Materialspitze Atomlage für Atomlage abgetragen und werden die dabei 
entstehenden Ionen nach ihrer Flugzeit analysiert, erhält man eine 3D-Kompositionsanalyse 
des abgetragenen Spitzenvolumens (typischerweise 50x50x100 nm”). Nahezu jedes zweite 
Atom der Materialspitze wird registriert, so dass man eine räumliche sub-nm Auflösung 
EL