表面和界面研究在半導(dǎo)體薄膜材料、異質(zhì)結(jié)界面、半導(dǎo)體材料表面的氧化、鈍化、半導(dǎo)體器件的歐姆接觸、P-N結(jié)、器件的失效分析等領(lǐng)域是需要首要解決的問題。由于X射線光電子能譜的表面靈敏度以及*的化學(xué)狀態(tài)分析能力，已廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路芯片、計(jì)算機(jī)硬盤、光盤等領(lǐng)域的研發(fā)、工業(yè)化生產(chǎn)檢測(cè)中。

下面就讓小編帶您一起來看看XPS技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)例吧！

一XPS檢測(cè)半導(dǎo)體表面污染

XPS是檢測(cè)半導(dǎo)體表面的檢測(cè)方法之一，半導(dǎo)體晶片在保存放置過程中，免不了要受到環(huán)境氣氛的氧化或者污染，在使用晶片進(jìn)行外延生長或加工器件之前，表面的清潔至關(guān)重要。XPS由于表面靈敏度高，且為無損檢測(cè)，因此檢測(cè)之后還可繼續(xù)用于后續(xù)的使用。

下圖所示為硅片表面被氧化的Si的精細(xì)譜圖，可以根據(jù)SiO2和Si的峰強(qiáng)度，計(jì)算氧化程度。

圖1. 單晶硅表面被氧化污染后出現(xiàn)SiO2

也可使用XPS的成像功能，分析表面氧化的分布情況，如下圖所示

圖2. 硅片表面分布島狀SiO2的XPS成像，Si(綠色)、SiO2(紅色)

而XPS作為一種高表面靈敏度的檢測(cè)方法，也可以直接有效地用于檢測(cè)半導(dǎo)體晶片清洗后表面的殘留物。

二高K介電常數(shù)介質(zhì)材料（用做柵極）分析

半導(dǎo)體業(yè)界常利用高K介電常數(shù)介質(zhì)材料HfO2來代替?zhèn)鹘y(tǒng)SiON來改善柵極漏電流問題。使用XPS角分辨功能，對(duì)HfO2柵極氧化物多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可獲得柵極氧化物的結(jié)構(gòu)及厚度。

圖3. HfO₂柵極氧化物表面結(jié)構(gòu)分布及結(jié)構(gòu)示意圖

三島津高能Ag靶表征GaN半導(dǎo)體材料

GaN可作為藍(lán)綠光半導(dǎo)體材料，XPS分析該材料時(shí)，要注意Ga的俄歇峰對(duì)N 1s峰的干擾，單色Al靶測(cè)試時(shí)，Ga LMM對(duì)N 1s的干擾最為嚴(yán)重；雙陽極Mg靶測(cè)試時(shí)，該干擾并不能*消除；使用島津高能Ag靶測(cè)試時(shí)，則可以得到*分離的N 1s結(jié)果。

圖4. 島津高能Ag靶分析GaN材料

四半導(dǎo)體器件失效分析

“金手指"是指電腦硬件如內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽、顯卡與顯卡插槽之間等進(jìn)行電信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，金手指涂敷工藝不良或由于使用時(shí)間過長導(dǎo)致其表面產(chǎn)成了氧化層，均會(huì)導(dǎo)致接觸不良，甚至造成器件報(bào)廢。

使用XPS快速平行成像結(jié)合小束斑采譜分析，由測(cè)試得到的全譜結(jié)果可知，兩個(gè)區(qū)域均存在一定量的F元素；在圖像中較亮區(qū)域測(cè)得結(jié)果中，Au元素為主要存在元素，表面C、O元素較少，而缺陷部位測(cè)試結(jié)果中則只具有少量的Au 4f信號(hào)，而C、O、N元素峰較為顯著，推測(cè)該缺陷部位存在一定的有機(jī)物污染。

圖5. “金手指"樣品缺陷處微區(qū)分析結(jié)果

以上我們列舉了一些島津XPS在半導(dǎo)體領(lǐng)域的案例。

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島津XPS具有高能量分辨、高靈敏度、高空間分辨等特點(diǎn)，高度自動(dòng)化、智能化的操作，可24小時(shí)無人值守，實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的高效高質(zhì)量的分析！

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