Reflectometría de rayos X

Grosor, densidad y aspereza de obleas multi-capa

El análisis con reflectometría de rayos X es usado para determinar grosor, densidad y aspereza de pilas mono- o multi-capa en obleas de semiconductor para materiales cristalinos y/o amorfos. Cuando los materiales se aplican a la superficie plana del material en ángulos de incidencia rasantes, ocurre reflexión total en – o debajo de – cierto ángulo, θc. Este ángulo es extremadamente pequeño, y se llama ángulo crítico. El ángulo varía dependiendo de la densidad del material electrónico. Los rayos X se transmiten a mayor profundidad en el material si el ángulo del haz de incidencia es relativamente más grande que el ángulo crítico. Con materiales cuya superficie es, idealmente, plana, la reflectividad disminuye a ángulos sobre el ángulo crítico en proporción a θ-4.

Si el material de superficie es asperezo, la reflectividad disminuye drásticamente. Si tal material, sirviendo como substrato, es superpuesto uniformemente sobre otro material que tenga densidad electrónica diferente, la reflectividad de los rayos X causada por la interface entre el substrato y la película (lámina) delgada – al igual que la superficie libre de la película (lámina) delgada - interferirá de manera constructiva o destructiva, resultando en interferencia inducida por patrón de oscilación. A primera aproximación, la intensidad dispersada por una muestra es proporcional al cuadrado del módulo de la transformada de Fourier de la densidad de electrones. Es así que el perfil de la densidad electrónica puede ser deducido en base a la intensidad del patrón inducido, y, subsecuentemente, se pueden determinar las capas que caracterizan las propiedades verticales (grosor de capa) y las propiedades laterales (aspereza en relación a las propiedades de interfaces o estructura de capa lateral). Específicamente, el grosor puede ser determinado en base a la periodicidad de la oscilación e información en la superficie, y de la interface de la dependencia angular de la amplitud del patrón de oscilación.

Sistemas

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