Lokale Konzentrationsvariation von Elementen

Oberflächenempfindliche Elementquantifizierung mittels Small-Spot XPS

Die Analyse optisch gut erkennbarer Verfärbungen stellt für den Analytiker oftmals eine besondere Herausforderung dar, da bereits kleinste lokale Konzentrationsänderungen zu deutlichen optischen Änderungen führen können. Eine geeignete Analysetechnik ist daher im Idealfall:

  • quantitativ
  • oberflächensensitiv
  • empfindlich
  • fokussierbar
  • element- und molekülspezifisch

Moderne XPS Geräte erfüllen einen Großteil der hier gelisteten Ansprüche und sind daher die Methode der Wahl, wenn es um Ursachenforschung im Bereich von Verfärbungen und Flecken an Oberflächen geht. Das nachfolgende Beispiel verdeutlicht die Möglichkeiten exemplarisch:

Bond pad

Quantitative Elementanalytik auf kleinen Halbleiterstrukturen

Optische Verfärbungen eines Bond Pads

Auf einem strukturierten Wafer wurde im Bereich eines Bondpads (Durchmesser: 100 µm) ein mikroskopisch gut erkennbarer Lichtreflex beobachtet (vgl. Abb. 1). Zur Klärung der Ursache wurden im Bereich dieses Reflexes (MP 2) und einer unauffälligen Referenzposition (MP 1) Small-Spot XPS-Messungen durchgeführt. Die Analyseflächen hatten jeweils einen Durchmesser von 20 µm. Anhand der Übersichts­spektren, die auf diesen Messflecken erstellt wurden, konnten die Elementzusammensetzungen im Bereich der Referenzstelle (MP1) und des Defektbereichs (MP2) quantitativ bestimmt werden. Die Ergebnisse sind in Tab.1 aufgeführt.

Der Vergleich der in Tabelle 1 gelisteten XPS-Daten zeigt eine lokale Anreicherung von Aluminium als Ursache der optischen Störung. Für die Problemlösung war die durch die XPS-Analyse gelieferte quantitative Zusammen­setzung kleiner Oberflächenbereiche von entscheidender Bedeutung.

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