采用SU9000+EELS进行半导体器件的元素分析

① 仪器：UHR FE-SEM SU9000

② 背景和意义

电子能量损失谱（EELS）是对轻元素材料进行元素分析的重要手段，在高加速电压TEM和STEM中得到了广泛的应用。

在最大加速电压为30kv的内磁透镜型SEM SU 9000(图1)中，我们日立公司将三种检测器完美结合建立了独特的EELS系统（图2），并通过此系统检测得到了半导体器件的元素分析图像。

③ Elemental mapping detector 3-window Method

我们采用3-window的方法^[1]_，通过元素mapping探测器即可得到 mapping 图像。图3为3-window的原理图。首先，处理的图像被三个检测器（a, b, c）同时获取，之后，通过计算检测器a和检测器b检测到的信号强度（I_a, I_b）来确定背景强度（IBG）。最后，计算检测器c捕捉到的核心损失信号强度，并形成元素mapping图像。与常规能谱mapping 相比，这种方法能够快速获得元素mapping图像。

④ 结果：MOS 晶体管的EELS元素mapping分析

      图4 为用FIB 处理过的PMOS Gate的BF-STEM 及EELS元素mapping 图像。在BF-STEM图像中，我们可以观察到 Gate 部分（多晶硅）结晶的形成（红色箭头所指部分），而且我们可以清楚地观察到 Gate 周围的绝缘薄膜是由两种成分构成（黄色箭头所指）（图4a）。在元素mapping图像中，我们可以很清楚的确认N和O在绝缘薄膜中的分布情况（图4b和c）。

⑤ 总结

在轻元素材料分析中，SU9000的EELS系统可通过高通量实现高分辨率分析，在将来，此系统将会成为尖端材料与半导体器件分析的重要手段。

关于日立SU9000,请参考

http://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C138508.htm

参考文献

R. F. Egerton, Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscope, 3rd Edition, Springer, 2011

Authors: Takeshi Sunaoshi of the Application Development Department, and Kazutoshi Kaji and Satoshi Okada of the Electron Microscope Systems Design 1st Department

关于日立高新技术公司

日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。更多信息敬请关注日立高新官方网站：http://www.hitachi-hightech.com/cn/

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