俄歇电子能谱仪（AES）分析方法介绍

2014-12-08  

失效分析实验室

1.俄歇电子能谱仪（AES）

俄歇电子能谱仪（Auger Electron Spectroscopy，AES），作为一种最广泛使用的表面分析方法而显露头角,通过检测俄歇电子信号进行分析样品表面，是一种极表面（0-3nm）分析设备。这种方法的优点是：在靠近表面5-20埃范围内化学分析的灵敏度高，很高的空间分辨率，最小可达到6nm；能探测周期表上He以后的所有元素及元素分布；通过成分变化测量超薄膜厚。它可以用于许多领域，如半导体技术、冶金、催化、矿物加工和晶体生长等方面。

2.俄歇电子能谱仪（AES）工作原理

(1)原子内某一内层电子被激发电离从而形成空位，

(2)一个较高能级的电子跃迁到该空位上，

(3)再接着另一个电子被激发发射，形成无辐射跃迁过程，这一过程被称为Auger效应,

被发射的电子称为Auger电子。

(4)俄歇电子能谱仪通过分析Auger电子的能量和数量，信号转化为元素种类和元素含量。

3.俄歇电子能谱仪（AES）可获取的参数

（1）定性分析：定性除H和He以外的所有元素及化合态。

（2）元素分布：元素表面分布和深度分布，能获极小区域（表面最小6nm，深度最小0.5nm）的元素分布图。

（3）半定量分析：定量除H和He以外的所有元素，浓度极限为10-3。

（4）超薄膜厚：通过成分变化能测量最薄0.5nm薄膜的膜厚。

4.案例分析

案例背景：样品为客户端送检LED碎片，客户端反映LED碎片上Pad表面存在污染物，要求分析污染物的类型。

   失效样品确认：将LED碎片放在金相显微镜下观察，寻找被污染的Pad，通过观察，发现Pad表面较多小黑点，黑点直径3μm左右，考虑分析区域大小后选择分析区域最小的AES进行分析，能准确分析污染物位置。

  俄歇电子能谱仪（ AES）分析：对被污染的Pad表面进行分析，结果如下图，位置1为污染位置，位置2为未污染位置。

结论：通过未污染位置和污染位置对比分析可知，发现污染位置主要为含K（20.6%）和S（13.6%）类物质，在未污染位置S含量为3.7%未发现K元素，推断污染位置存在K离子污染，并与S共同作用形成黑色污染物。

6.分析方法参考标准

     GB/T 26533-2011俄歇电子能谱分析方法通则