半导体互连的化学组成“,

标准能量色散x射线光谱学(EDS或EDX)使用30毫米的探测面积2在标准扫描透射电子显微镜(STEM)上可以在几分钟内提供纳米分辨率的元素映射。条件是,探测器头足够小(在细线设计中),以尽可能接近样品(高实心角)和尽可能高于样品(高起飞角)。后者有助于避免阴影和吸收效果。

标准的STEM翻新,更小的30毫米2利用具有轻元素窗的有源区EDS分析半导体互连,在22°起飞角下获得0.09 sr采集角(图1),并绘制元素分布图。采用Cliff-Lorimer方法对EDS数据进行了定量处理。在ESPRIT软件中,理论Cliff-Lorimer因子的计算基于以下信息:

  • 一个广泛的和不断更新的原子数据库的辐射截面和荧光产量的值
  • 探测器与样品的几何关系
  • 还有关于探测器量子效率的信息

在相同条件下的一个系列的样品中,Cliff-Lorimer方法,使用理论计算因子,可以精确在几个原子百分比内相对于样品系列中选择的参考样品。EDS数据清晰地显示出Ta和TiN互连衬里的钽和钛,以及铜和钨填充(图2),钛信号可以从氮信号中分离出来。Si、Ta和W可以解卷积并正确赋值(图3)。

图1互连结构的高角度环形暗场图像。标本礼貌:Synergie4。
图2:从355像素x 678像素元素映射中提取的数据,采集时间:15分钟。左:几个相关元素的净计数表示。中间:采用4x4像素分块法定量分析Ta。右图:使用8x8像素分拣的Ti分布。
图3 ESPRIT中Si、Ta和W EDS元素线的反褶积。