材料表面形貌和成分分析

1、材料外表形貌及成分測(cè)試目的：通過(guò)分析樣品的外表 /或近外表來(lái)表征材料?；谀枰馁Y料 , 我們可以為您的工程選擇最正確的 分析技術(shù)。 我們的絕大局部的技術(shù)使用固體樣品， 有時(shí)會(huì)用少的液體樣品來(lái)獲取固體外表的化學(xué)信息。 在許多情況下材料表征和外表分析是很好的選擇，絕大大局部屬于兩類(lèi) :? 自己擁有什么樣的材料，但是想要更多關(guān)于具體性能的信息， 比方界面銳度、 剖面分布、形 態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、厚度、應(yīng)力以及質(zhì)量。? 您有對(duì)之不是完全了解的材料，想找出有關(guān)它的成份、沾污、殘留物、界面層、雜質(zhì)等。鏈接：一、光學(xué)顯微鏡( OM)二、掃描電子顯微( SEM)三、X射線(xiàn)能譜儀(EDS四、俄歇電子能譜 (AE

2、S, Auger)五、X射線(xiàn)光電子能譜/電子光譜化學(xué)分析儀(XPS/ESCA)六、二次離子質(zhì)譜 (SIMS)七、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外線(xiàn)光譜術(shù) (FTIR)八、X射線(xiàn)熒光分析(XRF)九、拉曼光譜 (Raman) 十、掃描探針顯微鏡 / 原子力顯微鏡 (AFM) 十一、激光共聚焦顯微鏡鏈接一：光學(xué)顯微鏡( OM) 技術(shù)原理光學(xué)顯微鏡的成像原理，是利用可見(jiàn)光照射在試片外表造成局部散射或反射來(lái)形成不同的比照，然而因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)高達(dá) 4000-7000埃，在分辨率(或謂鑒別率、解像能，系指兩點(diǎn)能被分辨的最近距離)的 考慮上，自然是最差的。在一般的操作下，由于肉眼的鑒別率僅有0.2 mm當(dāng)光學(xué)顯微鏡的最正確

3、分辨率只有0.2 um時(shí)，理論上的最高放大倍率只有1000 X，放大倍率有限，但視野卻反而是各種成像系統(tǒng)中最大的，這說(shuō)明了光學(xué)顯微鏡的觀察事實(shí)上仍能提供許多初步的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。儀器圖片：50-1000X100-500X / 40-200X / 5-75X50-1000X分析應(yīng)用光學(xué)顯微鏡的放大倍率及分辨率，雖無(wú)法滿(mǎn)足許多材料外表觀察之需求，但仍廣泛應(yīng)用于以下之各項(xiàng)應(yīng) 用，諸如：(1) 組件橫截面結(jié)構(gòu)觀察；(2) 平面式去層次(Delayer)結(jié)構(gòu)分析與觀察；(3) 析出物空乏區(qū) (Precipitate Free Zone)的觀察；(4) 差扁平電纜與過(guò)蝕刻(Overetch)凹痕的觀察；(5)

4、氧化迭差(Oxidatio n En ha need Stacki ng Faults, OSF)的研究等。鏈接二：掃描電子顯微SEM掃描電子顯微鏡SEM光柵聚集電子束到樣品外表，提供樣品外表高辨析率以及長(zhǎng)深度的圖像。SEM是業(yè)界最廣泛使用的分析工具之一，因?yàn)樗梢蕴峁┓浅Ｔ敿?xì)的圖像。耦合輔助以EDS這項(xiàng)技術(shù)還可以提供近整個(gè)元素周期表的元素鑒定效勞。當(dāng)光學(xué)顯微鏡不能提供必要的圖像分辨率時(shí)，使用SEM幫助了很多的客戶(hù)。應(yīng)用包括失效分析、立體分析、工藝表征、反向工程、粒子鑒別這種技能和珍貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我們客戶(hù)來(lái)說(shuō)是無(wú)價(jià)的。此外，點(diǎn)名效勞確保了測(cè)試結(jié)果及其蘊(yùn)含意義的有效溝通。事實(shí)上，顧客往往會(huì)在分析場(chǎng)地

5、，立即進(jìn)行信息交流并在這個(gè)過(guò)程中建立良好的信任和信心。SEM的理想用途? 高辨析率成像? 元素微觀分析及顆粒特征化描述相關(guān)工業(yè)應(yīng)用 SEM An alysis?航天航空?汽車(chē)?生物醫(yī)學(xué)與生物技術(shù)?化合物半導(dǎo)體?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?國(guó)防?顯示器?電子?工業(yè)產(chǎn)品?照明?制藥?光子學(xué)?聚合物?半導(dǎo)體?太陽(yáng)能光伏發(fā)電?電信SEM分析的優(yōu)勢(shì)? 快速、高辨析率成像? 快速識(shí)別呈現(xiàn)元素? 適合的景深? 支持許多其他工具的多功能平臺(tái)SEM分析的局限性? 通常需要真空兼容? 可能需要蝕刻來(lái)作比照? SEM可能會(huì)損壞樣品隨后的分析? 尺寸限制可能要求切割樣品? 最終的辨析率是樣品和制備品的強(qiáng)大功能鏈接三：X射線(xiàn)能譜儀EDS

6、X射線(xiàn)能譜儀EDS是一種能和包括掃描電子顯微鏡 SEM、透射電子顯微鏡TEM和掃描透射電子顯微鏡STEM在內(nèi)的幾種應(yīng)用相結(jié)合的一種分析能力EDS能提供直徑小至納米級(jí)別的區(qū)域的元素分析。電子束沖擊試樣外表產(chǎn)生代表特征元素的X射線(xiàn)。利用EDS您可以測(cè)定單個(gè)點(diǎn)的元素組成，也可以得到選區(qū)的橫向元素分布圖相關(guān)工業(yè)應(yīng)用 EDS An alysis?航空航天?汽車(chē)?生物醫(yī)學(xué)與生物技術(shù)?化合物半導(dǎo)體?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?國(guó)防?顯示器?電子?工業(yè)產(chǎn)品?照明?制藥?光電子?聚合物?半導(dǎo)體?太陽(yáng)能光伏發(fā)電?電信EDS分析的優(yōu)勢(shì)? 快速分析? 多功能，廉價(jià)，應(yīng)用廣泛? 局部樣品的定量平坦、拋光過(guò)、均質(zhì)EDS分析的局限性? 對(duì)于

7、不平坦、未拋光、不均質(zhì)樣品的半量 化? 樣品尺寸受限制? 樣品必須對(duì)于有機(jī)材料不是很理想? 分析和鍍層可能損壞隨后的外表分析? 低Z元素靈敏度限制鏈接四：俄歇電子能譜AES, Auger俄歇電子能譜AES、Auger是一種利用咼能電子束為激發(fā)源的外表分析技術(shù).AES分析區(qū)域受激原子發(fā)射出具有元素特征的俄歇電子。AES電子束可以?huà)呙枰粔K或大或小的外表.它也可以直接聚焦在小塊外表形貌上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)常要求 這樣。聚焦電子束斑到10 nm或更小的直徑使得 AES成為小外表形貌元素分析的非常有用的工具。此外，它能夠在可調(diào)整的外表區(qū)域內(nèi)柵蔽電子束從而控制分析區(qū)域的尺寸。當(dāng)用來(lái)與濺射離子源的結(jié)合時(shí)，AES能

8、勝任大、小面積的深度剖面。當(dāng)與聚焦離子束FIB 起使用時(shí)，它對(duì)于截面分析是很有用的。無(wú)論是通過(guò)分析亞微米顆粒來(lái)確定晶圓加工設(shè)備中的污染源或是分析失效原因的電子器件中的缺陷，還 是使用Auger測(cè)量來(lái)確定電拋光醫(yī)療器械氧化層的厚度，我們會(huì)開(kāi)掘自身的知識(shí)根底來(lái)解決您的問(wèn)題。Auger的理想使用? 缺陷分析? 顆粒分析? 外表分析? 小面積深度剖面? 工藝控制? 薄膜成分分析相關(guān)工業(yè)應(yīng)用 Auger An alysis?航空航天?生物醫(yī)學(xué)?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?國(guó)防?顯示器?電子?半導(dǎo)體?電信Auger分析的優(yōu)勢(shì)? 小面積分析30納米? 良好的外表靈敏度? 良好的深度分辨率Auger分析的局限性? 最正確量化標(biāo)

9、準(zhǔn)? 絕緣體難分析? 樣品必須真空兼容? 相對(duì)低的檢測(cè)靈敏度最好是0.1%鏈接五：X射線(xiàn)光電子能譜/電子光譜化學(xué)分析儀XPS/ESCAX射線(xiàn)光電子能譜XPS,也稱(chēng)為電子光譜化學(xué)分析儀 是取樣范圍從外表到深度大約50- 70?的分析技術(shù)。征化薄膜濺射深度剖面。XPS是一種元素分析技術(shù)硫元素中硫酸鹽和硫化物的形式。這個(gè)過(guò)程是用單色 放的能量是取樣范圍內(nèi)元素的特征。ESCA，用來(lái)測(cè)量定量原子組成和化學(xué)成份。它或者,XPS也可用通過(guò)量化材料本體級(jí)分子進(jìn)行特,提供獨(dú)特的被檢測(cè)元素的化學(xué)狀態(tài)信息，如，測(cè)量X射線(xiàn)照射樣品而產(chǎn)生散射光電子 ，這些光電子釋利用這項(xiàng)技術(shù)在不同領(lǐng)域的多種應(yīng)用中幫助客戶(hù)研發(fā)以及開(kāi)展工

10、藝：? 識(shí)別污點(diǎn)? 描述清潔過(guò)程? 分析粉末和碎片的組成份? 識(shí)別污染源? 識(shí)別和量化外表變化前后聚合物的功能性檢測(cè)? 測(cè)量硬盤(pán)上的潤(rùn)滑劑厚度? 為材料本體水平元素獲取薄膜 導(dǎo)電的和非導(dǎo)電的深度剖面。? 估算兩個(gè)樣品氧化層厚度的不同這些對(duì)產(chǎn)品化學(xué)成份的見(jiàn)解可以使您的產(chǎn)品、工藝更快地改良，減少周轉(zhuǎn)時(shí)間并節(jié)省金錢(qián)。XPS分析的理想用途? 有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、污點(diǎn)、殘留物的表 面分析? 測(cè)量外表成分及化學(xué)狀態(tài)信息? 薄膜成份的深度剖面? 硅氧氮化物厚度和測(cè)量劑量? 薄膜氧化物厚度測(cè)量SiO2, AI2O3等.相關(guān)工業(yè)應(yīng)用XPS?航空航天?汽車(chē)業(yè)?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?照明?制藥?光電子?半導(dǎo)體?太陽(yáng)能光伏發(fā)電?

11、電信XPS分析的優(yōu)勢(shì)XPS分析的局限性? 外表化學(xué)狀態(tài)識(shí)別? 除H和He外，所有元素的識(shí)別? 定量分析，包括樣品間化學(xué)狀態(tài)的不同? 適用于多種材料，包括絕緣樣品紙，塑 料、玻璃? 材料本體水平濃度的深度? 氧化物厚度測(cè)量?檢測(cè)極限通常在 0.01 %?最小的分析面積是10 m?有限的具體有機(jī)物信息?超高真空UHV環(huán)境下樣品兼容鏈接六：二次離子質(zhì)譜SIMS 二次離子質(zhì)譜分析技術(shù)SIMS是用來(lái)檢測(cè)低濃度摻雜劑和雜質(zhì)的分析技術(shù)。 它可以提供范圍在數(shù)埃至 數(shù)十微米內(nèi)的元素深度分布。SIMS是通過(guò)一束初級(jí)離子來(lái)濺射樣品外表。 二次離子在濺射過(guò)程中形成并 被質(zhì)譜儀提取分析這些二次離子的濃度范圍可以高達(dá)被分

12、析物本體水平或低于 ppm痕量級(jí)以下。SIMS可幫助客戶(hù)解決產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制、失效分析、故障排除和工藝監(jiān)測(cè)中的問(wèn)題。我們確保您在整個(gè)過(guò)程中得到點(diǎn)名效勞，這樣您可以理解測(cè)試結(jié)果及其所涉及的問(wèn)題。SIMS分析的理想用途SIMS分析的相關(guān)產(chǎn)業(yè)?摻雜劑與雜質(zhì)的深度剖析?半導(dǎo)體主要?薄膜的成份及雜質(zhì)測(cè)定金屬、電介質(zhì)、?航天航空鍺化硅、III-V 族、II-V族?汽車(chē)?超薄薄膜、淺植入的超高深度辨析率剖析?化合物半導(dǎo)體?硅材料整體分析，包含B, C, O,以及N?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?工藝工具離子植入的高精度分析?國(guó)防?顯示器?電子?照明?光子學(xué)?太陽(yáng)能光伏法發(fā)電?電信SIMS分析的優(yōu)勢(shì)SIMS分析的局限性? 破壞

13、性? 無(wú)化學(xué)鍵聯(lián)信息? 只能分析元素? 樣品必須是固態(tài)以及真空兼容? 要分析的元素必需是的? 優(yōu)異的摻雜劑和雜質(zhì)檢測(cè)靈敏度?？梢詸z 測(cè)到ppm或更低的濃度? 深度剖析具有良好的檢測(cè)限制和深度辨析 率? 小面積分析10卩m或更大? 檢測(cè)包含H在內(nèi)的元素及同位素? 優(yōu)良的動(dòng)態(tài)范圍6 orders of magnitude ? 在某些應(yīng)用中可能用來(lái)做化學(xué)計(jì)量/組成成份鏈接七：傅里葉轉(zhuǎn)換紅外線(xiàn)光譜術(shù)FTIRFTIR提供關(guān)于化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息，使它有益于有機(jī)材料和某些無(wú)機(jī)材料的分析?；瘜W(xué)鍵以特有的頻率振動(dòng)，當(dāng)接觸到紅外線(xiàn)輻射時(shí)，它們以與振動(dòng)模式相匹配的頻率吸收紅外線(xiàn)。作為頻率的函數(shù) 測(cè)量輻射吸收

14、得到用于識(shí)別官能團(tuán)和化合物的光譜。主要使用FTIR幫助我們的客戶(hù)識(shí)別和分析材料以及污染物。例如，我們與您一同測(cè)定是否器件中的元件被污染。如果是，我們可以用FTIR幫您識(shí)別污染物是什么，這樣您可以去除污染源。FTIR分析的理想用途? 污染物分析中識(shí)別有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)? 識(shí)別有機(jī)顆粒、粉末、薄膜及液體材料 識(shí)別? 量化硅中氧和氫以及氮化硅晶圓中的氫Si-H vs. N-H ? 污染物分析析取、除過(guò)氣的產(chǎn)品，剩余 物FTIR分析的相關(guān)產(chǎn)業(yè)?航天航空?汽車(chē)業(yè)?生物醫(yī)藥/生物技術(shù)?化合物半導(dǎo)體?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?國(guó)防?顯示器?電子?工業(yè)產(chǎn)品?照明?制藥?光電子?聚合物?半導(dǎo)體?太陽(yáng)能光伏發(fā)電?通信FTIR分

15、析的優(yōu)勢(shì)FTIR分析的局限性? 能識(shí)別有機(jī)官能團(tuán)，通常是具體的有機(jī)化 合物? 具有識(shí)別化合物的豐富光譜庫(kù)? 周?chē)h(huán)境非真空，易揮發(fā)物質(zhì)? 典型的非破壞性? 最小分析面積15 micron? 有限的外表靈敏度一般取樣量0.8卩? 最小分析面積15 micron? 有限的無(wú)機(jī)物信息? 一般非定量需要標(biāo)準(zhǔn)鏈接八：X射線(xiàn)熒光分析XRFX射線(xiàn)熒光分析XRF是一種用于量化固態(tài)和液態(tài)樣品的元素組成的非破壞性的技術(shù)。X射線(xiàn)被用于激發(fā)樣品上的原子，使之放射出帶有存在的每種元素能量特征的X射線(xiàn)。然后測(cè)量這些X射線(xiàn)的能量及強(qiáng)度。XRF能夠探測(cè)濃度范圍從 PPM到100%的Na-U元素。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)膮⒖紭?biāo)準(zhǔn) ，XR

16、F可以準(zhǔn)確的量化固 態(tài)和液態(tài)樣品的元素組成。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)膮⒖紭?biāo)準(zhǔn)，XRF可以準(zhǔn)確的量化固態(tài)和液態(tài)樣品的元素組成。XRF分析的理想應(yīng)用? 測(cè)量到達(dá)幾個(gè)微米的金屬薄膜的厚度。? 高精度和準(zhǔn)確性的全晶圓成份像達(dá)300mm 的晶圓? 未知固相、液相和粉體中的兀素識(shí)別? 金屬合金的鑒定XRF分析的相關(guān)產(chǎn)品?航空航天?汽車(chē)業(yè)?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?國(guó)防?電子?工業(yè)產(chǎn)品?照明?聚合物?半導(dǎo)體XRF分析的優(yōu)勢(shì)XRF分析的局限性? 不能探測(cè)比Na輕的元素? 對(duì)高精度需求參考標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)似于測(cè)試試樣? 無(wú)剖面成像能力? 非破壞性o 全晶圓分析200和300 nm及晶圓片和小試樣o 全晶圓成份像? 無(wú)試樣制備要求?能分析小至30

17、m勺區(qū)域?能分析液體和固體? 試樣深度大至10卩m鏈接九：拉曼光譜Rama n拉曼光譜Raman光譜類(lèi)似于傅立葉紅外光譜FTIR,能夠使您通過(guò)測(cè)量分子震動(dòng)來(lái)確定樣本的化學(xué)結(jié)構(gòu)和識(shí)別存在的化合物。然而,使用拉曼可以得到更佳的空間分辨率而且可以進(jìn)行較小樣品分析。Raman是定性分析有機(jī)和無(wú)機(jī)混合材料的優(yōu)良技術(shù)，也可以應(yīng)用于半定量和定量分析中。它常常用于，? 識(shí)別總體和個(gè)體顆粒中的有機(jī)分子、聚合物、生物分子以及無(wú)機(jī)化合物? Ramar成像和深度剖析是用來(lái)繪制混合物成分分布情況，諸如，賦形劑中的藥物、片劑及藥物洗脫支架涂層。? 特別適合識(shí)別以不同形式出現(xiàn)的碳元素金剛石、石墨、無(wú)定形碳、類(lèi)金剛石、碳納米

18、管等及其相比照例。? 識(shí)別無(wú)機(jī)氧化物及其化學(xué)價(jià)狀態(tài)? Raman還有一種獨(dú)特能力就是很好地測(cè)量半導(dǎo)體和其他材料的張力及晶體結(jié)構(gòu)Raman效勞來(lái)分析小面積污染、識(shí)別小面積上的材料并測(cè)量張力。所得數(shù)據(jù)幫助我們的客戶(hù)快速解決問(wèn) 題、減少周期時(shí)間、改良生產(chǎn)過(guò)程。我們相信 ，拉曼分析的理想用途? 為污染物分析、材料分類(lèi)以及張力力測(cè)量而識(shí)別有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)? 拉曼，碳層特征石墨、金剛石 ? 非共價(jià)鍵聯(lián)壓焊復(fù)合體、金屬鍵聯(lián)? 定位隨機(jī)v.有組織的結(jié)構(gòu)拉曼分析的相關(guān)產(chǎn)業(yè)?航空航天?汽車(chē)?生物醫(yī)學(xué)?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?照明?制藥?光電子學(xué)?半導(dǎo)體?太陽(yáng)能光伏發(fā)電?電信Raman分析優(yōu)勢(shì)? 可以識(shí)別有機(jī)官能團(tuán)體和

19、常用的具體有機(jī) 化合物? 化合物識(shí)別光譜庫(kù)? 周?chē)h(huán)境非真空；有益于半揮發(fā)性化合物? 典型非破壞性? 最小分析面積1微米R(shí)aman分析的局限性? 有限外表靈敏性典型樣品體積 0.8卩m? 最小分析面積 1 m? 有限的無(wú)機(jī)物信息? 典型的非定量需要標(biāo)準(zhǔn)? 熒光比RamanfW號(hào)強(qiáng)烈的多限制Raman 的有效性鏈接十：掃描探針顯微鏡 /原子力顯微鏡AFM掃描探針顯微鏡，俗稱(chēng)原子力顯微鏡AFM,提供原子或接近原子分辨率的外表圖形，是測(cè)定埃尺度外表粗糙樣本的理想技術(shù)。除顯示外表圖像，AFM還可以提供的特征尺寸定量測(cè)量、例如步進(jìn)高度測(cè)量、其他樣本特性，如為確定載體和摻雜劑的分布和測(cè)量電容。在多種應(yīng)用中

20、使用這項(xiàng)技術(shù)幫助不同產(chǎn)業(yè)的客戶(hù)，例如,? 加工前后晶圓上二氧化硅、砷化鎵、鍺化硅等評(píng)估? 測(cè)定接觸鏡片、導(dǎo)管、支架和其他生物醫(yī)藥外表的加工效果如等離子處理? 測(cè)定外表粗糙度對(duì)粘合和其他工藝的影響? 測(cè)定有圖案晶圓的溝壁形狀 /潔凈度? 測(cè)定形態(tài)/結(jié)構(gòu)是否為外表幾何形狀的來(lái)源無(wú)論是進(jìn)行SPM或AFM分析,這種分析經(jīng)驗(yàn)是非常珍貴的，我們的科學(xué)家已見(jiàn)過(guò)多種樣品并且熟悉技術(shù) 特性。 這使我們可以考慮分析過(guò)程中的潛在假象如針頭盤(pán)旋。在必要時(shí)，我們可以同時(shí)使用多個(gè)針頭來(lái)獲得多個(gè)圖象，以確保呈現(xiàn)準(zhǔn)確的樣本形態(tài)。SPM & AFM分析的理想用途SPM & AFM分析的相關(guān)產(chǎn)業(yè)? 二維外表結(jié)構(gòu)圖像，包含外表粗糙度、微?航空航天粒尺寸、步進(jìn)高度、傾斜度?