Diplomarbeit - Institut für Halbleiter

2 KAPITEL 1. EINLEITUNG
Atom gesehen habe und deshalb seine Existenz rein hypothetisch wäre. Auch die Erfindung
des optischen Mikroskops und dessen Verbesserung enthüllte zwar manches Geheimnis über
den Aufbau der Zelle doch die Frage der Existenz der Atome konnte die optische Mikroskopie
nicht beantworten. (siehe Kapitel 2.1)
Die Transmissionselektronenmikroskopie hingegen bietet die Möglichkeit, einzelne Ato-
me bzw. Atomreihen (Abb. 1.1) sichtbar zu machen. Die Zusammensetzung einer Pro-
be kann so auf atomarer Ebene analysiert werden. In vielen wissenschaftlichen Bereichen wie
Biologie, Biophysik, Medizin, Chemie, Materialwissenschaften, Metallurgie, Festkörperphysik
und natürlich Halbleiterphysik wird das Transmissionselektronenmikroskop (TEM) deshalb
zu Analyse- und Forschungszwecken verwendet.
Da der technologische Fortschritt gerade in der Halbleiterindustrie zu immer kleineren
Bauteilen mit immer kleineren Strukturen führt (Stichwort Nanotechnologie), ist es unab-
dingbar Methoden zur deren Charakterisierung zu beherrschen. Gerade wegen seiner bildge-
benden Methode hat das TEM große Vorteile gegenüber anderen Charakterisierungtechniken
wie z.B. der Röntgenanalyse. Im Gegensatz zu Oberflächencharakterisierungstechniken wie
der Rasterkraftmikroskopie (RKM, engl.: atomic force microscopy, AFM, siehe [1]) und Ras-
terelektronenmikroskopie (REM, engl.: scanning electron microscopy, SEM, siehe [1]) bietet
das TEM die Möglichkeit die Probe zu durchleuchten bzw. einen Querschnitt der Probe zu
betrachten.
Der Aufbau eines Transmissionselektronenmikrokops (TEM) ist mit jenem eines optischen
Durchlichtmikroskops (DLM) vergleichbar (Abb. 1.2). Wird beim DLM sichtbares Licht ver-
wendet, um eine Probe zu durchleuchten, so bedient man sich beim TEM beschleunigter
Elektronen (Elektronenstrahlen) um die Probe zu durchdringen. Beim DLM werden Glaslin-
sen verwendet, um den Lichtstrahl zu brechen und das Abbild der Probe zu vergrößern. Im
TEM kommen hingegen magnetische Linsen zum Einsatz. (mehr dazu im Kapitel 3.3).
In Anerkennung seiner Leistungen um die Entwicklung des Transmissionselektronenmi-
kroskops wurde 1986 der Nobel-Preis für Physik an Ernst Ruska vergeben. (Biographie
siehe Kap. 6.2.3)