EDX（能量色散X射线光谱法）

原创 芯片失效分析 半导体工程师 2024年09月07日 10:03 北京

在EPMA（ElectronProbeMicroanalysis）中，利用能量分散对特征X射线的光谱进行分光的方法称为EDX或EDS。用波长色散进行分光的方法称为WDX（WavelengthDispersiveX-ray Spectroscopy）。EDX安装在 SEM 和 TEM/STEM 上。WDx不常用于LSI 失效分析.因为除非电子束量很大，否则无法检测到特征X射线。

通过设置X射线能谱的某一能量范围窗口，再使用电子束扫描样品，可以获得元素分布图。

用于元素分布图的EDX的空间分辨率，在连接到SEM时与连接到TEM/STEM时有所不同。分辨率的差异是由于样品的厚度和电子束的加速电压造成的。安装在SEM上时，由于加速电压较低。样品较厚，所以一次电子束进人样品后，会在样品中扩散．从扩散的整个范围内会产生特征X射线（虽然在部分样品中会衰减），会被检测出来。因此．特征X射线的发生区域（至少0.1um左右）约0.1um的分辨率是极限。

另一方面，安装在STEM上时，样品薄至100nm左右，而且电子束的加速电压高达200~300kV，因此电子束几乎不会在样品中扩散地透过。可以在横向获得nm量级的分辨率。

将EDX安装在SEM上和安装在STEM上时的元素分布图的例子进行对比.其结果如图2.51所示。图2.51（a）是STEM下的As（砷）的EDX图像.图2.51（b）是SEM下的Cu的EDX图像。图2.51（a）是MOS晶体管剖面中As的分布图示例。可知在用圆圈包围的地方缺失了As。另外获取该As分布图像的背景等详细内容请查看参考文献「1］图2.60的说明。图2.51（b）是Cu通过电化学迁移枝晶生长，引起漏电故障的样品。虽然没有尺寸表示，但图像的边长在数十um左右。

(a)STEM中As的EDX图像(b)SEM中Cu的EDX图像

图2.51 STEM和SEM中EDX映射图像的比较

摘自：图解入门半导体器件缺陷与失效分析技术精讲

作者:上田修 山本秀和;机械工业出版社

日 可靠性技术丛书编辑委员会 主编

二川清 编著

上田修 山本秀和 著

李哲洋 于乐 译

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