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Enregistrement W4401006491 · doi:10.1093/mam/ozae044.036

Improvement of Boron Dopant Quantification Accuracy in Atom Probe Tomography via High Electric Field Analysis

2024· article· en· W4401006491 sur OpenAlexaff
Bavley Guerguis, Ramya Cuduvally, R. J. H. Morris, Gabriel Arcuri, Brian Langelier, Nabil Bassim

Notice bibliographique

RevueMicroscopy and Microanalysis · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Materials Characterization Techniques
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAtom probeDopantBoronMaterials scienceElectric fieldAtom (system on chip)Field (mathematics)TomographyOptoelectronicsAnalytical Chemistry (journal)NanotechnologyDopingOpticsChemistryPhysicsComputer scienceNuclear physicsChromatography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The characterization (i.e., spatial distribution and concentration) of dopants within site-specific regions of a device is of critical importance to the semiconductor industry. However, this scope of investigation is complicated by the continued miniaturization and geometric complexity of individual components and structural features on devices. Atom Probe Tomography (APT) has the potential to meet this demand with the unique capability of three-dimensional, chemical mapping at the atomic-scale [1]. Although boron (B) is the most popular p-type dopant for silicon (Si)-based devices, it has traditionally suffered from poor quantification accuracy in APT. These challenges are due to the complexity of B field evaporation mechanics, which is believed to be a result of its high evaporation threshold compared to Si [2]. Consequently, B tends to be preferentially retained on the surface of an APT specimen and evaporate non-stoichiometrically, resulting in a concentration profile that is elongated in the depth direction of analysis. This has also been verified by Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) measurements [3]. The retained B may also experience surface migration, which can degrade the lateral resolution and result in B detection from outside the doped region(s). Moreover, B is generally underestimated using APT as a result of its natural tendency to co-evaporate in burst events and the inability of a three-anode, delay-line detector to resolve such evaporated ions that are insufficiently separated in space and time [4]. The severity of these artifacts has been previously shown to have a dependence on the experimental conditions employed [3, 5]. For the purposes of enabling accurate quantifications using APT, this study provides a holistic investigation into the severity of observed detection losses and profile shape integrity for a wide range of electric field analysis conditions. The NIST Standard Reference Material (SRM) 2137, a B implant in Si, is used as a well-characterized baseline sample with a certified dopant dose and a defined concentration profile shape [6]. The Si Charge-State Ratio (SiCSR), defined as Si2+/Si+, is used as an indirect measure of the average surface electric field during analysis. Specimen preparation followed a standard FIB lift-out procedure for APT needles, performed on a Thermo Scientific Helios 5 UC DualBeam. APT data was acquired on a CAMECA LEAP 5000 XS at a constant detection rate of 0.005 ions/pulse (0.5%). The analysis conditions were set so that the laser pulse energy would automatically be adjusted to maintain a target CSR value and, therefore, relatively constant field evaporation conditions. A high apex electric field is shown to enhance quantification accuracy in terms of the total retained B dose measured (increasing from 53.6% to 104.7% from the lowest to the highest electric field analysis), the profile shape integrity (Figure 1), and the lateral resolution (Figure 2). Evidence of extensive surface migration at the lowest apex electric field will be presented through desorption maps, which indicate a highly inhomogeneous B emission and its localized detection around the center of the detector. In the context of routine investigations of semiconductor devices, these findings offer pathways towards best-practices to enable accurate and repeatable measurements. B concentration profiles for the lowest and highest electric field analysis conditions. 2D B concentration maps for the lowest and highest electric field analysis conditions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,005
Tête enseignante GPT0,246
Écart entre enseignants0,241 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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Résumé présentnon

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