材料表面形貌和成分分析

1、材料外表形貌及成分測試目的：通過分析樣品的外表 /或近外表來表征材料?；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， 有時會用少的液體樣品來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 :? 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射線能譜儀(EDS四、俄歇電子能譜 (AE

2、S, Auger)五、X射線光電子能譜/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)換紅外線光譜術(shù) (FTIR)八、X射線熒光分析(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，是利用可見光照射在試片外表造成局部散射或反射來形成不同的比照，然而因為可見光的波長高達(dá) 4000-7000埃，在分辨率(或謂鑒別率、解像能，系指兩點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，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，這說明了光學(xué)顯微鏡的觀察事實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，雖無法滿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深度的圖像。SEM是業(yè)界最廣泛使用的分析工具之一，因為它可以提供非常詳細(xì)的圖像。耦合輔助以EDS這項技術(shù)還可以提供近整個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，使用SEM幫助了很多的客戶。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，對我們客戶來說是無價的。此外，點名效勞確保了測試結(jié)果及其蘊含意義的有效溝通。事實上，顧客往往會在分析場地

5、，立即進行信息交流并在這個過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?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?國防?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?太陽能光伏發(fā)電?電信SEM分析的優(yōu)勢? 快速、高辨析率成像? 快速識別呈現(xiàn)元素? 適合的景深? 支持許多其他工具的多功能平臺SEM分析的局限性? 通常需要真空兼容? 可能需要蝕刻來作比照? SEM可能會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大功能鏈接三：X射線能譜儀EDS

6、X射線能譜儀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。利用EDS您可以測定單個點的元素組成，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?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?國防?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?太陽能光伏發(fā)電?電信EDS分析的優(yōu)勢? 快速分析? 多功能，廉價，應(yīng)用廣泛? 局部樣品的定量平坦、拋光過、均質(zhì)EDS分析的局限性? 對于

7、不平坦、未拋光、不均質(zhì)樣品的半量 化? 樣品尺寸受限制? 樣品必須對于有機材料不是很理想? 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電子束可以掃描一塊或大或小的外表.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)用來與濺射離子源的結(jié)合時，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，它對于截面分析是很有用的。無論是通過分析亞微米顆粒來確定晶圓加工設(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測量來確定電拋光醫(yī)療器械氧化層的厚度，我們會開掘自身的知識根底來解決您的問題。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?國防?顯示器?電子?半導(dǎo)體?電信Auger分析的優(yōu)勢? 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? 相對低的檢測靈敏度最好是0.1%鏈接五：X射線光電子能譜/電子光譜化學(xué)分析儀XPS/ESCAX射線光電子能譜XPS,也稱為電子光譜化學(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。這個過程是用單色 放的能量是取樣范圍內(nèi)元素的特征。ESCA，用來測量定量原子組成和化學(xué)成份。它或者,XPS也可用通過量化材料本體級分子進行特,提供獨特的被檢測元素的化學(xué)狀態(tài)信息，如，測量X射線照射樣品而產(chǎn)生散射光電子 ，這些光電子釋利用這項技術(shù)在不同領(lǐng)域的多種應(yīng)用中幫助客戶研發(fā)以及開展工

10、藝：? 識別污點? 描述清潔過程? 分析粉末和碎片的組成份? 識別污染源? 識別和量化外表變化前后聚合物的功能性檢測? 測量硬盤上的潤滑劑厚度? 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。? 估算兩個樣品氧化層厚度的不同這些對產(chǎn)品化學(xué)成份的見解可以使您的產(chǎn)品、工藝更快地改良，減少周轉(zhuǎn)時間并節(jié)省金錢。XPS分析的理想用途? 有機材料、無機材料、污點、殘留物的表 面分析? 測量外表成分及化學(xué)狀態(tài)信息? 薄膜成份的深度剖面? 硅氧氮化物厚度和測量劑量? 薄膜氧化物厚度測量SiO2, AI2O3等.相關(guān)工業(yè)應(yīng)用XPS?航空航天?汽車業(yè)?數(shù)據(jù)存儲?照明?制藥?光電子?半導(dǎo)體?太陽能光伏發(fā)電?

11、電信XPS分析的優(yōu)勢XPS分析的局限性? 外表化學(xué)狀態(tài)識別? 除H和He外，所有元素的識別? 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? 氧化物厚度測量?檢測極限通常在 0.01 %?最小的分析面積是10 m?有限的具體有機物信息?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是用來檢測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是通過一束初級離子來濺射樣品外表。 二次離子在濺射過程中形成并 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痕量級以下。SIMS可幫助客戶解決產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制、失效分析、故障排除和工藝監(jiān)測中的問題。我們確保您在整個過程中得到點名效勞，這樣您可以理解測試結(jié)果及其所涉及的問題。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)測定金屬、電介質(zhì)、?航天航空鍺化硅、III-V 族、II-V族?汽車?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?工藝工具離子植入的高精度分析?國防?顯示器?電子?照明?光子學(xué)?太陽能光伏法發(fā)電?電信SIMS分析的優(yōu)勢SIMS分析的局限性? 破壞

13、性? 無化學(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)檢測靈敏度。可以檢 測到ppm或更低的濃度? 深度剖析具有良好的檢測限制和深度辨析 率? 小面積分析10卩m或更大? 檢測包含H在內(nèi)的元素及同位素? 優(yōu)良的動態(tài)范圍6 orders of magnitude ? 在某些應(yīng)用中可能用來做化學(xué)計量/組成成份鏈接七：傅里葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜術(shù)FTIRFTIR提供關(guān)于化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息，使它有益于有機材料和某些無機材料的分析?；瘜W(xué)鍵以特有的頻率振動，當(dāng)接觸到紅外線輻射時，它們以與振動模式相匹配的頻率吸收紅外線。作為頻率的函數(shù) 測量輻射吸收

14、得到用于識別官能團和化合物的光譜。主要使用FTIR幫助我們的客戶識別和分析材料以及污染物。例如，我們與您一同測定是否器件中的元件被污染。如果是，我們可以用FTIR幫您識別污染物是什么，這樣您可以去除污染源。FTIR分析的理想用途? 污染物分析中識別有機化合物的分子結(jié)構(gòu)? 識別有機顆粒、粉末、薄膜及液體材料 識別? 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?國防?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?太陽能光伏發(fā)電?通信FTIR分

15、析的優(yōu)勢FTIR分析的局限性? 能識別有機官能團，通常是具體的有機化 合物? 具有識別化合物的豐富光譜庫? 周圍環(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? 有限的無機物信息? 一般非定量需要標(biāo)準(zhǔn)鏈接八：X射線熒光分析XRFX射線熒光分析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。然后測量這些X射線的能量及強度。XRF能夠探測濃度范圍從 PPM到100%的Na-U元素。通過使用適當(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? 測量到達(dá)幾個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別? 金屬合金的鑒定XRF分析的相關(guān)產(chǎn)品?航空航天?汽車業(yè)?數(shù)據(jù)存儲?國防?電子?工業(yè)產(chǎn)品?照明?聚合物?半導(dǎo)體XRF分析的優(yōu)勢XRF分析的局限性? 不能探測比Na輕的元素? 對高精度需求參考標(biāo)準(zhǔn)類似于測試試樣? 無剖面成像能力? 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光譜類似于傅立葉紅外光譜FTIR,能夠使您通過測量分子震動來確定樣本的化學(xué)結(jié)構(gòu)和識別存在的化合物。然而,使用拉曼可以得到更佳的空間分辨率而且可以進行較小樣品分析。Raman是定性分析有機和無機混合材料的優(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，? 識別總體和個體顆粒中的有機分子、聚合物、生物分子以及無機化合物? Ramar成像和深度剖析是用來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。? 特別適合識別以不同形式出現(xiàn)的碳元素金剛石、石墨、無定形碳、類金剛石、碳納米

18、管等及其相比照例。? 識別無機氧化物及其化學(xué)價狀態(tài)? Raman還有一種獨特能力就是很好地測量半導(dǎo)體和其他材料的張力及晶體結(jié)構(gòu)Raman效勞來分析小面積污染、識別小面積上的材料并測量張力。所得數(shù)據(jù)幫助我們的客戶快速解決問 題、減少周期時間、改良生產(chǎn)過程。我們相信 ，拉曼分析的理想用途? 為污染物分析、材料分類以及張力力測量而識別有機和無機化合物的分子結(jié)構(gòu)? 拉曼，碳層特征石墨、金剛石 ? 非共價鍵聯(lián)壓焊復(fù)合體、金屬鍵聯(lián)? 定位隨機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?生物醫(yī)學(xué)?數(shù)據(jù)存儲?照明?制藥?光電子學(xué)?半導(dǎo)體?太陽能光伏發(fā)電?電信Raman分析優(yōu)勢? 可以識別有機官能團體和

19、常用的具體有機 化合物? 化合物識別光譜庫? 周圍環(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Raman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? 有限的無機物信息? 典型的非定量需要標(biāo)準(zhǔn)? 熒光比RamanfW號強烈的多限制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量、例如步進高度測量、其他樣本特性，如為確定載體和摻雜劑的分布和測量電容。在多種應(yīng)用中

20、使用這項技術(shù)幫助不同產(chǎn)業(yè)的客戶，例如,? 加工前后晶圓上二氧化硅、砷化鎵、鍺化硅等評估? 測定接觸鏡片、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? 測定外表粗糙度對粘合和其他工藝的影響? 測定有圖案晶圓的溝壁形狀 /潔凈度? 測定形態(tài)/結(jié)構(gòu)是否為外表幾何形狀的來源無論是進行SPM或AFM分析,這種分析經(jīng)驗是非常珍貴的，我們的科學(xué)家已見過多種樣品并且熟悉技術(shù) 特性。 這使我們可以考慮分析過程中的潛在假象如針頭盤旋。在必要時，我們可以同時使用多個針頭來獲得多個圖象，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、步進高度、傾斜度?