Neptuneシステムによる化合物半導体の定量分析の改善

使用装置

EDAX^® Neptune (EDS-WDS) システム

背景

化合物半導体は、高周波（マイクロ波）、ハイパワーエレクトロニクスから発光・受光デバイスまで、幅広い電子・光デバイスの用途に使用できる独自の材料特性を有しています。化合物半導体は、周期表の2つ以上の異なるグループに属する化学元素、例えばIII-Vで構成され、科学者やエンジニアは、特定の用途に電気的および光学的特性を最適化するために3つの元素の合金を頻繁に利用します。ただし、成長条件のわずかな変化でも化合物半導体の組成に大きな変動をもたらし、デバイスの歩留まりに大きな影響を及ぼす可能性があるため、均一組成で高品質な材料を製造するには、製造条件を精密かつ正確に制御する必要があります。

品質保証やプロセス開発における条件最適化のために、マイクロ・ナノスケールで定量的かつ高精度に材料組成を決定する方法が求められています。走査型電子顕微鏡（SEM）を用いたエネルギー分散型X線分析 (EDS) など、一般的に用いられている組成分析法では、根本的な限界もあり、その利用に困難を伴う場合もあります。

化合物半導体技術では高い空間分解能が求められ、分析試料内の相互作用領域を制限するために、低加速電圧を使用する必要があります。しかし、低加速電圧では、化合物半導体に使用される元素の特性X線はL線のみが励起されることが多く、特に原子番号が近い元素を含む試料では、EDSでピークが重なることが多く、EDSだけでは定量的な組成測定が不確実になります。一方、波長分散型X線分析 (WDS) は、EDSに比べてスペクトル分解能が優れているため（最大15倍）、化合物半導体材料に含まれる元素のX線ピークを分離し、高精度で定量分析が可能です。また、WDSはEDSと比較してピーク・バックグラウンド比が非常に高いため、微量元素の同定・定量分析が可能です。