Improvements on elastic recoil detection analysis for microelectronic applications

Depth profiling of light elements, including hydrogen, became possible in IMEC after the Time-of-Flight Elastic Recoil Detection Analysis spectrometer was installed. But until now the depth profiling was dependent on human eye isotopic discrimination and on human input to select certain intervals of data. In this thesis work automatic procedures for mass assignment and isotopic discrimination were developed. While requiring limited computational effort, the new procedures let the analysis be free from human errors and inputs.

L’analisi delle concentrazioni di elementi leggeri, incluso l’idrogeno, è divenuta possibile in IMEC dopo l’installazione di un sistema di rivelazione per Time-of-Flight Elastic Recoil Detection Analysis (TOF-ERDA). Ma fino ad oggi l’analisi dei campioni dipendeva dalla capacità dell’occhio umano di discriminare i segnali dei diversi elementi. Inoltre era necessario l’intervento dell’uomo per selezionare determinati intervalli di dati. L’oggetto di questa tesi è lo sviluppo di una nuova tecnica di discriminazione degli elementi presenti in un campione. Nella prima parte della tesi è descritta una nuova procedura di assegnazione della massa, che, pur con un basso costo computazionale, è in grado di tener conto della risposta del rivelatore di energia del sistema. La seconda parte della tesi studia la risoluzione del rivelatore di energia ed in seguito sviluppa la procedura di discriminazione degli isotopi presenti nel campione, chiamata ‘decomposizione’. La ‘decomposizione’ permette di discriminare isotopi presenti in un campione. Questa discriminazione è possibile anche per isotopi minoritari, i quali hanno segnali spesso indistinguibili all’occhio umano. La ‘decomposizione’ permette, inoltre, di discriminare il contenuto isotopico del campione anche quando i segnali di più isotopi sono sovrapposti. Come risultato della prima e della seconda procedura si giunge perciò ad un’analisi del campione che è completamente libera da intervento umano.