半导体

XPS

表面和界面研究在半导体薄膜材料、异质结界面、半导体材料表面的氧化、钝化、半导体器件的欧姆接触、P-N结、器件的失效分析等领域是需要首要解决的问题。由于X射线光电子能谱的表面灵敏度以及独特的化学状态分析能力，已广泛应用于大规模集成电路芯片、计算机硬盘、光盘等领域的研发、工业化生产检测中。

下面就让小编带您一起来看看XPS技术在半导体领域中的应用实例吧！

一XPS检测半导体表面污染

XPS是检测半导体表面的检测方法之一，半导体晶片在保存放置过程中，免不了要受到环境气氛的氧化或者污染，在使用晶片进行外延生长或加工器件之前，表面的清洁至关重要。XPS由于表面灵敏度高，且为无损检测，因此检测之后还可继续用于后续的使用。

下图所示为硅片表面被氧化的Si的精细谱图，可以根据SiO2和Si的峰强度，计算氧化程度。

图1. 单晶硅表面被氧化污染后出现SiO2

也可使用XPS的成像功能，分析表面氧化的分布情况，如下图所示

图2. 硅片表面分布岛状SiO2的XPS成像，Si(绿色)、SiO2(红色)

而XPS作为一种高表面灵敏度的检测方法，也可以直接有效地用于检测半导体晶片清洗后表面的残留物。

二高K介电常数介质材料（用做栅极）分析

半导体业界常利用高K介电常数介质材料HfO2来代替传统SiON来改善栅极漏电流问题。使用XPS角分辨功能，对HfO2栅极氧化物多层结构进行分析可获得栅极氧化物的结构及厚度。

图3. HfO₂栅极氧化物表面结构分布及结构示意图

三岛津高能Ag靶表征GaN半导体材料

GaN可作为蓝绿光半导体材料，XPS分析该材料时，要注意Ga的俄歇峰对N 1s峰的干扰，单色Al靶测试时，Ga LMM对N 1s的干扰最为严重；双阳极Mg靶测试时，该干扰并不能完全消除；使用岛津高能Ag靶测试时，则可以得到完全分离的N 1s结果。

图4. 岛津高能Ag靶分析GaN材料

四半导体器件失效分析

“金手指”是指电脑硬件如内存条上与内存插槽、显卡与显卡插槽之间等进行电信号传输的介质，金手指涂敷工艺不良或由于使用时间过长导致其表面产成了氧化层，均会导致接触不良，甚至造成器件报废。

使用XPS快速平行成像结合小束斑采谱分析，由测试得到的全谱结果可知，两个区域均存在一定量的F元素；在图像中较亮区域测得结果中，Au元素为主要存在元素，表面C、O元素较少，而缺陷部位测试结果中则只具有少量的Au 4f信号，而C、O、N元素峰较为显著，推测该缺陷部位存在一定的有机物污染。

图5. “金手指”样品缺陷处微区分析结果

以上我们列举了一些岛津XPS在半导体领域的案例。

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岛津XPS具有高能量分辨、高灵敏度、高空间分辨等特点，高度自动化、智能化的操作，可24小时无人值守，实现在半导体领域的高效高质量的分析！

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