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30毫米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(高实心角)标本和高于标本(高起飞角)。后者有助于避免阴影和吸收效应。

标准的STEM改装与更小的30毫米²采用带有轻元素窗的有源区EDS，在22°起飞角下获得0.09 sr的收集角，分析半导体互连(图1)，绘制出元素分布图。采用Cliff-Lorimer方法对EDS数据进行定量处理。ESPRIT软件中理论Cliff-Lorimer因子的计算基于以下信息:

• 一个广泛和不断更新的原子数据库，辐射截面和荧光产量的值
• 探测器与试样的几何关系
• 以及关于探测器量子效率的信息

在相同条件下研究的一系列样品中，Cliff-Lorimer方法使用理论上计算的因子，相对于样品系列中选定的参考样品，可以在几个原子百分比内准确。EDS数据清楚地显示了Ta和TiN互连衬里的钽和钛，以及铜和钨填充(图2)。钛信号可以与氮信号分离。Si, Ta和W可以进行反卷积并正确分配(图3)。