NiSi(Pt)-NiSi2半导体结构中Pt 的定量

从 Si 上的 NiSi(Pt)-NiSi2 结所获得的低 X 射线能量端谱图。实验测得谱图为黑色线,谱峰剥离的结果显示为纯色峰。

在这个案例中,我们展示外延生长的 Pt 合金 NiSi 薄膜的 EDS 表征数据。NiSi 是用于半导体器件(如 MOSFET)的 纳米级尺寸金属结构材料。NiSi 材料中加入 Pt 可以在高温下稳定金属 NiSi,避免其转化为导电性较低的 NiSi相。Pt 可溶于NiSi 中的Ni,但Pt 不溶于NiSi2。

Ni 和 Pt 被磁控溅射在 HF 清洁的 (001) Si 晶圆上。从单个 Pt 源溅射出的 Pt 量经过控制,最终实现产物中仅有几个原子百分比的Pt 含量。在氮气保护下,薄膜在700度条件下迅速退火30秒,产生了NiSi和NiSi2的混合物。密度较高的 NiSi 的质量衬度较亮,即在高角环形暗场像 (HAADF) 中更亮。由于 Pt 能量边,EELS 很难量化这种材料 Pt 的含量。

然而,在覆盖有HAADF图像并在7分钟内获取的EDS图中,Pt 清晰可见。传统 STEM 上的 0.12 sr、22° 起飞角度的硅漂移探测器用于 EDS 数据采集。这个 EDS 实验证实了检测 NiSi 中 Pt ,EDS 是首选的解决方案。使用理论的 Cliff-Lorimer 因子对 NiSi 中的 Pt 含量进行定量,结果表明Pt 的原子百分比为2%,误差范围 ±1% 内。具体结果,参见定量图和提取的线扫描。这两张图都表明Pt 在 NiSi 中分布是均匀的,且含量在2 at%左右。