“金手指”及其缺陷部位中平行成像检测方案(X光电子能谱)

SSL-CA19-091Excellence in Science Excellence in ScienceXPS-012 岛津企业管理(中国)有限公司分析中心http：//www.shimadzu.com.cn上海市徐汇区宜州路180号B2栋咨询电话：021-34193996Hotline： 021-34193996Building B2，No.180 Yizhou Road， Shanghai XPS成像技术表征“金手指”：及其缺陷部位 XPS-012 摘要：X射线光电子能谱 (XPS) 分析结合平行成像技术可以有效对材料表面缺陷处进行微区分析，本文选取了半导体材料的“金手指”及缺陷区域进行测量，获得了较理想的测试效果。 关键词： XPS金手指平行成像缺陷部位 “金手指”是指电脑硬件如内存条上与内存插槽、显卡与显卡插槽之间等进行电信号传输的介质，一一般由众多金黄色的导电触片组成，因其表面镀金而且导电触片排列如手指状，所以称为"金手指"，见下图。但由于成本问题，现在的“金手指”大多采用镀黄铜来替代。 在实际生产过程中，往往会因为某些原因导致“金手指”涂覆不均匀或者表面沾锡污染，甚至造成器件报废。因此“金手指”表面元素的测定对于失效判断具有一定的指导意义。 Axis Supra 仪器采用128通道的二维阵列延迟线检测器，可以同时完成谱线采集(光电子信号强度记录)和光电子自样品上的发射位置(成像信息)的记录，轻松实现XPS平行化学成像功能，可对样品表面的元素及其化学状态进行成像分析，给出元素的表面分布信息。 图1“金手指”示例图 本文采用 XPS分析结合平行成像技术对“金手指”区域及缺陷处进行测试。 I实验部分 1.1仪器 岛津光电子能谱仪(Axis Supra) 1.2分析条件 激发源：单色Al靶(AlKa， 1486.6eV)通能：全谱160eV， 精细谱40 eVX射线高压：15kV分析区域： slot模式停留时间 (Dwell time)： 200 ms扫描速度：全谱1eV，精细谱0.1 eV 1.3样品及处里 图2样品光学照片：右图为左图局部放大照片，大小3mm*3mm 直接将样品用双面胶带贴于样品条上即可，见图2(左)红色虚线区域。 |结果与讨论 首先对样品进行全谱扫描，通过定性分析可以初步判定该“金手指”为表面镀金而非镀铜，结合全谱得到的 Au 4f峰位进行成行成像，采用不同的透镜模模式可以得到不同大小视场的Au元素分布(一般亮度越高，相对含量越高)，如下图3，由左至右分别为边长为~2 mm，1mm， 0.5 mm， 0.2 mm 的视场大小，从0.5 mm， 0.2 mm 的成像结果中可以明显看出在“金手指”表面存在的缺陷部位。 图3不同透镜模式下采集的 Au 4f 平行成像结果 对平行成像结果进行选区分析，可以得到不同部位的测试结果，进一步分析样品表面不同部位的元素信息。Axis Supra 微区分析采用的是静电偏转技术((通过改变样品周围电场实现静电偏转调整采集区域))，不用改变样品条位置即可实现不同区域的选区分析，不会改变样品表面整体的荷电中和等状态。结果见下图4，对缺陷部位及显著存在Au元素部位分别进行55 um 束斑选区分析，测试位置见下图中红色及白色圆圈标注。由测试得到的全谱结果可知，两个区域均存在一定量的F元素；在图像中较亮区域测得结果中， Au 元素为主要存在元素，表面C、0元素较少，而缺陷部位测试结果中则只具有少量的 Au 4f 信号， 而C、O、N元素峰较为显著，推测该缺陷部位存在有机物污染。 图4缺陷部位与周围区域微区分析结果 图5平行成像拼接结果 此外， Axis Supra 可以通过平行成像拼接实现大区域范围内的分析，最大可拼接10*10，上图5为~500um 成像视场的4*4拼接结果，共采集16幅图，轻松实现2mm范围内的元素分布分析，同理可以在其他模式透镜组条件下进行拼接成像，以实现边长大于10mm 的视场分析。 结果与讨论 完成了“金手指”的平行成像及微区分析，判定了该器件采用的为镀金的“金手指”，但表面存在一些缺陷位点，缺陷部位存在有机物污染。Axis Supra 采用二维 DLD 检测器可以在短短几分钟内完成平行成像结果采集，无需移动样品台进行扫描，进一步结合平行成像结果可以进行微区分析，以获得特定区域的样品信息。此外，除了对不同元素分布进行区分，还可以轻松实现不同化学状态下元素的分布分析。 Shimadzu(China)CO.，LTD. Analytical Applications Center 本文采用XPS分析结合平行成像技术对“金手指”区域及缺陷处进行测试。对平行成像结果进行选区分析，可以得到不同部位的测试结果，进一步分析样品表面不同部位的元素信息。由测试得到的全谱结果可知，正常与缺陷区域均存在一定量的F元素；在图像中较亮区域测得结果中，Au元素为主要存在元素，表面C、O元素较少，而缺陷部位测试结果中则只具有少量的Au 4f信号，而C、O、N元素峰较为显著，推测该缺陷部位存在有机物污染。