【摘 要】
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随着半导体器件尺寸越来越小,结构越来越复杂,针对半导体器件的表征工作难度也越来越大,尤其是关于掺杂元素的分布问题,一直以来都受到工业界的广泛关注。三维原子探针（Atom Probe Tomography,APT）凭借在三维方向上高分辨率的优点正逐渐显示出其在半导体器件分析中的巨大潜力,但其在研究鳍式场效应晶体管（Fin Field Effect Transistor,FinFET）中仍面临众多挑战
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随着半导体器件尺寸越来越小,结构越来越复杂,针对半导体器件的表征工作难度也越来越大,尤其是关于掺杂元素的分布问题,一直以来都受到工业界的广泛关注。三维原子探针（Atom Probe Tomography,APT）凭借在三维方向上高分辨率的优点正逐渐显示出其在半导体器件分析中的巨大潜力,但其在研究鳍式场效应晶体管（Fin Field Effect Transistor,FinFET）中仍面临众多挑战。本研究所用的样品有退火前和1100℃,30 s快速退火后分别掺杂B、P、As的样品,共6个样品,所涉及的制样方式有横向和纵向聚焦离子束（Focus Ion Beam,FIB）制样方式。实验结果表明:（1）为提高数据成功率和质量,在利用APT表征半导体材料时,建议采用小激光能量,较高温度,低脉冲频率实验参数,并借助扫描电镜和透射电镜辅助数据重构,单独提取感兴趣区域质谱分析轻掺杂元素可提高数据分析质量;（2）利用APT分析蒸发场差异较大的多组分半导体材料时,常常存在局部放大效应和轨迹重叠现象,小心选择FIB制样方向制备特定分析方向的样品可以有效避免前述两种效应对APT数据的严重影响;（3）1100℃,30 s快速退火后,P、As两种掺杂元素均朝fin结构方向扩散,两种元素的扩散深度有所不同,P原子可扩散至距Si O2层和fin结构右侧界面11 nm处,As原子可扩散至距右侧界面2 nm处,而B原子在退火后扩散并不明显,其主要分布在Si O2层中。本研究从制样方式和分析方法多个角度出发,就如何提高APT表征FinFET的成功率和数据质量展开讨论,对比不同制样方式下得到的APT数据质量,揭示退火对FinFET中轻掺杂元素分布规律的影响。
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