Thin film analysis in the SEMLayerProbe是SEM中进行薄膜分析的新软件。作为AZtec EDS显微分析系统中的一个选项,相比传统专业薄膜测量工具,LayerProbe更快、更节约成本以及分辨率更高。

LayerProbe对传统EDS分析所得元素及相信息进行了补充,可获得表面以下每层元素及厚度信息。

使用高度聚焦的电子束对样品分析意味着分析的高横向及纵向分辨率,因此可以对纳米尺度的薄膜结构进行分析。

综述
 

  • SEM中的薄膜分析
  • 对样品表面以下的多层结构进行表征
  • 无损分析
  • 测量2nm至2000nm的多层薄膜厚度及成分
  • 横向分辨率低至200nm
  • 对于常规用户容易设置,同时对于SEM及FIB-SEM是经济高效的功能扩展。
  • AZtecEnergy的功能扩展,与现有软件无缝集成并容易安装。

在线研讨会“基于SEM中纳米薄膜及二维材料的器件成分及结构表征”

扫描电子显微镜(SEM)及相关的分析技术如能谱(EDS)是纳米技术研究必不可少的工具。它们为纳米材料结构属性深度方向的研究提供了先进的材料表征手段。

在本报告中,我们将展示如何利用SEM中的单个EDS谱精确及无损的得到纳米薄膜的厚度及成分。我们将揭示此方法背后的理论及如何获得优化分析条件。

如需更多细节,参见离线版在线研讨会,点击下面图片。

Layerprobe特点

无损

  • 通过对样品表面能谱测量结果的计算获得多层结构的成分及厚度而无需制备截面。

高空间分辨率

  • LayerProbe是一种高分辨及无损的方法,可精确对低至200nm宽度的特征进行分析。

精确

  • 可以快速及精确测量低至纳米尺度的薄膜厚度。在设置过程中软件会推荐可获得精确结果的优化SEM条件。

成本控制

  • LayerProbe可使你的SEM变为高性能薄膜及镀层分析仪。否则需要投入可观的资金才能获得类似无损技术。

适合金属薄膜

  • 利用此基于X-ray的技术,可测量的金属薄膜厚度远高于光学透明性。
  • 新一代SDD探测器, X-MaxN, 其出色的低能灵敏性使得测量金属表面低至1nm厚度的氧化膜成为可能。
     

LayerProbe应用

LayerProbe在很多领域均有应用,包括前端及后端芯片生产,半导体研发,光学级工业镀层,纳米电子器件…

Measuring layer thicknesses of a semiconductor in the SEM半导体研发

  • 测量金属层及介电层厚度及成分
  • 精确表征焊盘表面氧化物形成(如铜表面的氧化铜)
  • 优化薄膜沉积过程(CVD,ALD,溅射、蒸发)
太阳能电池
  • 表征太阳能薄膜电池的活性层(CIGS, CdTe)
  • 优化TCO层厚度及均匀性
  • 抗反射涂层厚度及成分
光学镀层
  • 通过精确控制薄膜厚度及成分以优化光学镀层厚度及透明性
  • 通过成分测量揭示传统厚度测量无法发现的不均匀性

工业镀层

  • 适合装饰及结构镀层
  • 以少样品制备揭示及精确表征亚表面缺陷
纳米科学
  • 测量纳米颗粒镀层不均匀性
  • 表征纳米器件触电
  • 使用无损薄膜测量将器件性能与结构相联系

LayerProbe and the FIB

LayerProbe提供了原位量化TEM薄膜样品厚度及质量的一种新方法,同时也是FIB-SEM中层状样品截面分析的一种补充技术。

  • LayerProbe仅用几秒即可表征薄膜样品厚度并探测Ga离子损伤
  • 精确的厚度测量可以更快速制备高质量及超薄薄膜样品
  • 定位亚表层缺陷从而在FIB-SEM中定点切割
  • LayerProbe也可表征及优化在FIB中利用气体辅助沉积及刻蚀沉积或处理后薄膜的质量

与现有方法的比较

基于成熟技术的LayerProbe,相比其它技术具有明显优势:

 LayerProbe与其他技术的比较:
  LayerProbe Ellipsometry XRF FIB/TEM RBS
无损 是 
高空间分辨率


(>> 1 微米)


(> 1 微米)
快速分析
(每点只需要几秒钟)
否 (需要几小时)
成本 相对便宜 昂贵 昂贵 昂贵

非常昂贵
 

LayerProbe准确性如何?

ALD layers在硅基的比较:

  LayerProbe
厚度 (nm)
密度
(gcm-3)
Ellipsometry
厚度 (nm)
折射率
HfO2 28.1 ± 0.1 9.4 33.6 ± 5 2.04
Al2O3 57.0 ± 0.2 3.0 52.8 ± 5 1.64

LayerProbe能谱及RBS成分测量

  LayerProbe –
化学计量比
RBS –
化学计量比
Hf /O 2.13 2.07
Al /O 1.56 1.60

____________________________________________________________________________________

举例:PCB应用-Au/Ni/Si衬底

LayerProbe及XRF厚度测量

  LayerProbe
厚度 (nm)
密度 (gcm-3) XRF
厚度 (nm)
Au 60.1 ± 0.7 19.3 61 ± 25
Ni 123.5 ± 0.7 8.9 141 ± 24

SEM截面测量确认结果…
Example of thin film analysis

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