Wofür wird hochauflösendes XRD verwendet?
Zusammensetzung, Dicke, Dehnung und Relaxation von epitaktischen Schichten
Die hochauflösende Röntgendiffraktion wird in der Verbindungshalbleiterindustrie seit langem zur Charakterisierung von Epitaxieschichten eingesetzt. Traditionell wurde sie zur Bestimmung der Dicke und der Zusammensetzung der Epitaxieschichten eingesetzt, aber in jüngster Zeit hat sich die Technik weiterentwickelt und ermöglicht nun auch die Bestimmung von Dehnung und Relaxation innerhalb einer bestimmten Schicht einer Mehrschichtstruktur.
Hochauflösende Röntgen-Rocking-Kurven können zur Analyse der Dicke, der Zusammensetzung und des Dehnungszustands von epitaktischen Einkristallschichten verwendet werden. Viele dieser Informationen lassen sich durch Simulation und/oder Anpassung der gemessenen Rocking-Kurve mithilfe der Theorie der dynamischen Röntgendiffraktion gewinnen. In der Abbildung (rechts) wurde ein SiGe-Film analysiert, der zusammen mit einer Si-Deckschicht durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) auf einem Si(001)-Substrat epitaktisch gewachsen ist. Die nominale Dicke und Ge-Konzentration der SiGe-Schicht beträgt 50 nm bzw. 20,0 %. Die nominale Dicke der Deckschicht beträgt 20 nm.
Die experimentelle Rocking-Kurve (rot) wurde mit dem SmartLab-Mehrzweckdiffraktometer mit einem Ge(440)x4-Monochromator gemessen. Die blaue Kurve ist das Ergebnis der Anpassung mit der Rigaku-Software zur Analyse der Rocking-Kurve. Die Anpassung stimmt hervorragend mit den gemessenen Daten überein. Aus der Anpassung geht hervor, dass die SiGe-Schicht tatsächlich 49,24 nm dick ist und eine Ge-Konzentration von 13,7 % aufweist. Die Dicke der Si-Cap-Schicht beträgt 24,25 nm und ist damit etwas höher als der Nennwert.
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