執 行 現 況

先進半導體元件中的三維元素分布測定在製程檢測中極為重要，但長期以來都無法達到高解析度，本技術使用EELS搭配先進斷層掃描技術來解決三維元素分布解析度不佳的問題。在氧與氮的三維元素分布測定皆達到0.8奈米的解析度，為目前所查到文獻中有關半導體元件EELS斷層掃描技術中最佳紀錄。將HAADF、EELS(氮)、EELS(氧)的投影資料分別進行斷層掃描重組，得到三維影像之後取出特定位置切片。此切片可觀測到在HAADF影像中有一孔洞，估計該孔洞尺寸約為1.25奈米。在氮與氧的三維重組中皆可觀測到該孔洞(氮影像為空洞，氧影像為亮點)，即該處的TaN並沒有完全填充而有奈米尺度氧的汙染在內。

二維材料由於單原子散射微弱在STEM-HAADF影像中難以清晰辨識原子結構，同時影像解析度亦受限於聚焦光源尺寸。電子掃描繞射技術可突破因光源造成之解析度限制，同時由於相位對吸收特別敏感，有助於以較少劑量解析輕元素成分。本技術平台的建立對材料學者有相當大的幫助。圖左為單層MoS₂二維材料在球像差修正電子顯微鏡下的STEM-HAADF影像，其加速電壓為200kV，在720萬放大倍率下可約略看到六角排列，但不經影像處理無法清楚看到單顆原子。右圖為在相同光源條件下的4D-STEM解析影像，可以清晰看到每顆原子，包含點缺陷，重組後影像解析度可達到0.8埃。