L’analyse de surface non destructive plonge à 50 nm de profondeur

C’est une première mondiale : une équipe franco-danoise comprenant des chercheurs du Leti et de STMicroelectronics a pu faire à l’ESRF l’analyse non destructive d’une couche d’empilement CMOS enterrée à plus de 50 nm, et localisée avec une précision de 10 %.
La technique utilisée est la photoémission par rayons X, réservée jusqu’ici aux analyses d’extrême surface (moins de 10 nm). Les chercheurs l’ont combinée avec un traitement quantitatif du signal des pertes d’énergie ; l’algorithme de ce traitement est potentiellement transférable en salle blanche sur de plus faibles profondeurs.

Une technique générique et non-invasive
Cette avancée ouvre d’importantes perspectives en caractérisation de nano-composants. Ces derniers comportent des empilements de couches dont il faut pouvoir contrôler après fabrication la profondeur et la qualité d’interface. Autre enjeu : évaluer la diffusion en profondeur de couches ultra-fines.
La nouvelle technique de photoémission répond à ces objectifs, avec trois atouts importants : elle est non destructive, non invasive (pas de modification du matériau observé) et ne nécessite aucune préparation d’échantillon. De plus, elle est applicable à des composants variés : CMOS III-V, transistors de puissance, mémoires…
Les premières observations ont été menées sur des couches enterrées à 56 nm sous la surface d’empilements CMOS de STMicroelectronics. La technique peut encore être améliorée et sans doute, descendre jusqu’à 100 nm.

Contact : olivier.renault@cea.fr

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