Développement de l’analyse combinée par Réflectométrie de rayons X (XRR) et Fluorescence des rayons X en Incidence Rasante (GIXRF) pour des applications micro et nano-électroniques
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Abstract EN:
Due to recent developments in microelectronics, new in-depth characterization techniques are needed. Combined Grazing Incidence X-ray Fluorescence (GIXRF) and X-ray Reflectivity (XRR) analysis is as a promising alternative technique. Indeed, this technique allows obtaining, in a non-destructive way, the depth-profile composition and density of multilayered samples. In the literature, only few works using the potentiality of the XRR-GIXRF technique have been reported. Therefore, in order to accelerate the development of its application in materials characterization, a collaborative international group has been set up between laboratories to share expertise, equipment and analysis software. The objective was to apprehend the methodologies for the XRR-GIXRF acquisition, measurements analysis as well as the physical principles along with the possible limitations of the technique. In this work, after a presentation of the analysis protocols and software, the solutions implemented in different software in order to handle instrumental effects and quantification problems, are discussed. Subsequently, applications of the combined XRR-GIXRF technique on samples of interest are presented. In particular, through the investigation of Ultra-Shallow junctions and various multilayers, the qualitative and quantitative depth-profiling capabilities are demonstrated and compared to classical characterization techniques. Finally, limitations of the technique and possible outlooks are discussed.
Abstract FR:
En raison de récents développements en microélectronique, un besoin croissant de techniques alternatives de caractérisation est apparu. L’analyse combinée quantitative par réflectométrie de rayons (XRR) et Fluorescence X en incidence rasante (GIXRF) est une technique de caractérisation prometteuse. En effet, elle permet d’accéder de façon non destructive et avec une bonne résolution au profil de distribution en profondeur de composition et de densité d’échantillons multicouches. Dans la littérature, peu ou pas de travaux utilise les potentialités de cette analyse combinée. Pour accélérer le développement de cette dernière, un groupe international collaboratif a donc été mis en place afin de partager les expertises, les équipements et les logiciels d'analyse. Leurs objectifs étaient d'appréhender les méthodologies pour l'acquisition et l'analyse des mesures combinées XRR-GIXRF, mais aussi d’évaluer les principes physiques, les possibilités ainsi que les limites de cette technique. Dans ce travail, après une présentation des protocoles et logiciels d'analyse existant, les solutions mises en œuvre dans différents logiciels afin de résoudre les problèmes de quantification et de correction des effets instrumentaux sont décrites. Des applications de l’analyse combinée XRR-GIXRF sur des échantillons d'intérêt sont ensuite présentées. En particulier, via l'étude des jonctions ultra fines et diverses multicouches, les capacités qualitatives et quantitatives de profilage en profondeur de la technique sont détaillées et comparées aux techniques de caractérisation classiques. Enfin, les limites de la technique XRR-GIXRF et les perspectives possibles sont également discutées.