表3是對實驗檢驗過的60多種元素以及對其餘元素(列於括號內)推測的應該選用的適宜激發源的分類。除強度和銳度外,分類時還考慮了可能的幹擾問題。
四、關於X—光源
單色化還是撲單色化源XPS中,常用單色化產生窄峰寬、低本底和無伴峰的高分辨譜。近年發展的單色化源對產生較深核心能級的高分辨是有價值的。但將這種單色化源用於俄歇峰的激發卻很不利。首先,單色化後光子強度有很大損失(約2—3個數量級)。由於Ag是二級衍射,這個問題尤為突出(每秒隻有幾十個計數㈩)。為了獲得合理信噪比的譜,就必須大大延長數據收集時間(可能幾小時)。其次,單色化源對非導電樣品的分析是不理想的。根據我們使用八1單色化源的經驗,用來“中和”表麵正電荷的中和槍,實際上幾乎不可能調整到樣品表麵電位為零,而隻是起“緩和”作用。而且依樣品不同,需十至數十秒才能達到維持表麵電荷穩定的動態平衡狀態。最後,俄歇峰寬與激發源純度無關。因此,我們認為應該選擇非單色化光源。
矽片表麵化學表征的方法
前言
矽片是半導體工業的基礎材料。隨著微電子工業的迅速發展,如近年大規模和超大規模極高密度集成電路的出現,對於在各工藝過程中使用的矽片表麵清潔度的要求愈加嚴格,因此,迫切需要相應的髙靈敏度分析方法表征矽片表麵的化學狀態或評價清洗工藝。
近十幾年,表麵分析技術發展迅速,並已廣泛地應用於半導體工業分析。本文介紹了以正、負二次離子質譜和X光電子能譜(XPS)兩種表麵分析技術為基礎的矽片表麵和剖麵分析方法,它可作為一般的矽片表麵化學表征方法,也可用於半導體工業中特定工藝過程的質量監控分析。
結論
一、用SIMS—XPS組合表麵分析技術可獲得較全麵的矽片表麵化學信息。SIMS法有很高的探測靈敏度,可提供矽片表麵及剖麵汙染元素的存在及其相對含量的變化信息;XPS則主要用於主組份矽的化學狀態分析。
二、±SIMS同時使用對矽片中雜質的分析是重要的。一般,正譜靈敏度較高,但強電負性雜質元素(如氧、氟和氯等)需用負譜探測。
三、采用受控的離子刻蝕技術,可以獲得一定範圍內任意深度處的元素組成與價態信息。
致謝:北京市半導體研究所蔣翔六和張愛珍同誌關心本工作進展和進行有益的討論,張愛珍提供標準膜厚樣品;北京市半導體器件三、五、六、十一、十二廠和國營電子管廠等單位提供測試樣品。作者謹向上述單位和個人深致謝忱。
紅外探測器用含鍺窗口材料的初步分析
鍺晶體用於製作紅外光學器件的材料,已經有了幾十年的曆史。由於它具有高折射指數、低吸收、低色散、易加工和化學穩定性好等優點,使之特別適合於用作紅外探測器的透鏡和窗口等。本文針對美國一項專利產品樣品進行了初步成分分析,該樣品直徑121X1111,厚3101,一側有鍍膜,用作紅外探測器的窗口材料。
實驗與結果
定性分析
由樣品所含元素的峰結合能來看,與某些物質的文獻值相對應。說明樣品中有鍺的氧化物存在;表明樣品中有鈣和鋇的鹽類存在,是否為鍺酸鹽類,需要有鍺酸鹽標樣進行對比;這表明樣品還含有鈉鋁矽酸鹽類的化學結構。
結構分析
X光衍射分析表明,該樣品為非晶體。的衍射試驗也證明了同樣的結果。
膜分析
通過光學顯微鏡觀察其斷麵,膜厚大約幾十微米。對該膜進行XPS分析,譜圖中的是由於對樣品進行了噴金處理的結果。
該產品為非晶體,但其組成成分具有化合物(如氧化物)和多種鹽類(如各種鍺酸鹽和鋁矽酸鹽)的化學結構,說明其構成是很複雜的。更深入的分析研究需要有各種標準物質和足夠的樣品量。
對該產品的全麵分析,還應在物性(如硬度、熱脹係數、吸收係數、折射係數,透過範圍、熔點和溶解度等)和化學特性,以及可加工性能諸方麵進行試驗研究,以對該產品提出綜合的評估意見。
氬離子刻蝕對薄膜損傷的XPS研究
前言
在以往的X—光電子能譜分析中,主要偏重於研究材料表麵0.5~4(納米)的化學組成及化學狀態。隨著材料科學和工程的日趨發展和深入,越來越多的研究者們除了關心表麵結構外,同時對表麵以下幾十納米及界麵區的化學組成和狀態也開始產生了濃厚興趣。
通常情況下,表麵下幾十納米的XPS分析工作是通過氬離子大麵積轟擊樣品表麵,不斷濺射掉表層材料,對裸露出來的新鮮表麵進行分析,如此交替地循環使用氬離子刻蝕和XPS掃描,便可得到表麵下幾十納米不同層的化學組份和狀態的變化情況。值得注意的是:刻蝕的特性是一個非常重要的影響因素。首先,體係中所有原子的濺射速率有一定差別,這可能會在化學組份上帶來人為地變化;其次,在化學結構上,氬離子刻蝕會起到還原作用,它可能會使氧化物還原成低價態或金屬。因此,使用氬離子刻蝕必須十分慎重,選擇一個適宜的刻蝕條件是XPS分析的關鍵。