島津XPS在半導體領域的解決方案
半導體
XPS
表面和界面研究在半導體薄膜材料、異質結界面、半導體材料表面的氧化、鈍化、半導體器件的歐姆接觸、P-N結、器件的失效分析等領域是需要首要解決的問題。由于X射線光電子能譜的表面靈敏度以及獨特的化學狀態分析能力，已廣泛應用于大規模集成電路芯片、計算機硬盤、光盤等領域的研發、工業化生產檢測中。
下面就讓小編帶您一起來看看XPS技術在半導體領域中的應用實例吧！
一XPS檢測半導體表面污染
XPS是檢測半導體表面的檢測方法之一，半導體晶片在保存放置過程中，免不了要受到環境氣氛的氧化或者污染，在使用晶片進行外延生長或加工器件之前，表面的清潔至關重要。XPS由于表面靈敏度高，且為無損檢測，因此檢測之后還可繼續用于后續的使用。
下圖所示為硅片表面被氧化的Si的精細譜圖，可以根據SiO2和Si的峰強度，計算氧化程度。
圖1. 單晶硅表面被氧化污染后出現SiO2
也可使用XPS的成像功能，分析表面氧化的分布情況，如下圖所示
圖2. 硅片表面分布島狀SiO2的XPS成像，Si(綠色)、SiO2(紅色)
而XPS作為一種高表面靈敏度的檢測方法，也可以直接有效地用于檢測半導體晶片清洗后表面的殘留物。
二高K介電常數介質材料（用做柵極）分析
半導體業界常利用高K介電常數介質材料HfO2來代替傳統SiON來改善柵極漏電流問題。使用XPS角分辨功能，對HfO2柵極氧化物多層結構進行分析可獲得柵極氧化物的結構及厚度。
圖3. HfO2柵極氧化物表面結構分布及結構示意圖
三島津高能Ag靶表征GaN半導體材料
GaN可作為藍綠光半導體材料，XPS分析該材料時，要注意Ga的俄歇峰對N 1s峰的干擾，單色Al靶測試時，Ga LMM對N 1s的干擾最為嚴重；雙陽極Mg靶測試時，該干擾并不能完全消除；使用島津高能Ag靶測試時，則可以得到完全分離的N 1s結果。
圖4. 島津高能Ag靶分析GaN材料
四半導體器件失效分析
“金手指”是指電腦硬件如內存條上與內存插槽、顯卡與顯卡插槽之間等進行電信號傳輸的介質，金手指涂敷工藝不良或由于使用時間過長導致其表面產成了氧化層，均會導致接觸不良，甚至造成器件報廢。
使用XPS快速平行成像結合小束斑采譜分析，由測試得到的全譜結果可知，兩個區域均存在一定量的F元素；在圖像中較亮區域測得結果中，Au元素為主要存在元素，表面C、O元素較少，而缺陷部位測試結果中則只具有少量的Au 4f信號，而C、O、N元素峰較為顯著，推測該缺陷部位存在一定的有機物污染。
圖5. “金手指”樣品缺陷處微區分析結果
以上我們列舉了一些島津XPS在半導體領域的案例。
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島津XPS具有高能量分辨、高靈敏度、高空間分辨等特點，高度自動化、智能化的操作，可24小時無人值守，實現在半導體領域的高效高質量的分析！
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