半导体互连的化学成分

标准能量色散x射线光谱学(EDS或EDX)使用的探测器面积为30mm²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，检测器头足够小(采用细线设计)，以便在(高立体角)时尽可能靠近试样，并在(高起飞角)时尽可能高于试样。后者有助于避免阴影和吸收效果。

标准STEM改装较小的30毫米²利用具有光单元窗口的有源区能谱仪分析半导体互连，在22°发射角处采集角为0.09 sr(图1)。EDS数据采用Cliff-Lorimer法进行定量处理。在ESPRIT软件中计算理论Cliff-Lorimer因子基于以下信息:

• 一个广泛和不断更新的原子数据库，具有辐射横截面和荧光产量的值
• 探测器与试样的几何关系
• 以及有关探测器量子效率的信息

在相同条件下调查的一系列样品中，Cliff-Lorimer方法使用理论计算因子，相对于从样品系列中选择的参考样品，可以精确到几个原子百分比。EDS数据清晰地显示了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可以反卷积并正确赋值(图3)。