传统的能量色散x射线光谱学已经在高x射线能量下运行，因为这提供了更少的背景噪声和改进的线分离。然而，基于半导体技术或先进合金的现代分析需要更高的空间分辨率。
Ultim®EDS探测器范围
为了在这些困难的条件下提供最佳的灵敏度Ultim®EDS探测器范围使用优化的几何形状与最大区域SDD结合使用，可靠地提供改进的计数率。
为了能够分析具有精细结构的样品，如本文中NAND闪存器件的尺寸在10 - 500 nm之间，需要较高的空间分辨率。
用低kV EDS分析NAND闪存器件
NAND闪光样品还包含一系列不同的元素，涵盖了x射线光谱的很大一部分。为了获得高的EDS分辨率，产生x射线的体积必须减小。l系列x射线在纯铁中产生的x射线体积，以及随着入射电子能量从20 kV降低到1 kV体积的减小图1．
.jpg)
图1。不同电子能源下纯FE的FeLαX射线发电量的蒙特卡罗模拟。
降低入射电子的能量也意味着产生的x射线更少，可用的x射线线也更少。例如，在相同条件下，将纯铁的入射电子能从20 kV改变到10 kV，导致k系列x射线线减少90%(显著减少)，而l系列x射线线没有变化。将能量降低到5千伏或3千伏会导致k系列减少100%，l系列分别减少50%或80%。
为了克服这种损失，计数X射线检测器的灵敏度必须最大化。检测器的灵敏度由其对其进行排序的实心角来定义。产生的X射线在入射光束位置的从样本表面的半球中发射。检测器的实心角是其捕获的半球的量，并且可以通过将检测器（a）的区域除以检测器和样本平方之间的距离来描述（d2）.
立体角~ A / d2(1）
立体角可以增加,因此统计收集的数量,通过最大化和最小化d。当工作在非常低的电子的能量,给予探测器计数率很低,应该尽可能接近样品,这将给最好的灵敏度(图2.）.
.jpg)
图2。从NAND闪存设备收集的N, O, Si的EDS图Ultim最大探测器100毫米2和170毫米2传感器领域,Ultim极端。
为了提高空间分辨率，由于布尔希效应，入射光束的电流也必须最小化。为了解释这一点，实验是在大约160 pA的入射电子束电流下进行的。这给出了Ultim Max 100在5 kV和取样检测器距离为7毫米时的1600 cps的输入计数率。在这些条件下，采集EDS数据一小时。
在5 kV的能量下，EDS图可以用来区分样品中的关键结构，如氧化物和硅区域，以及钨字线(这些图没有显示出来)。氧图显示了围绕在“洞”周围的微弱结构，氮图中也可以看到微弱结构。
将电子能量降低至3.5kV意味着甚至更多的结构变得可见。在氧气图中，显而易见的是，在5kV地图中存在“孔”的分离环。这些环对应于在硅图中看到的环，并且氮图中的环结构的存在表示这些环中的每一个具有复杂的层状结构。
提高元素映射中空间分辨率的因素
这说明在元素映射中，低能量是提高空间分辨率的最重要因素。通过去除x射线窗口，可以提高仪器对极低能量x射线的灵敏度，x射线窗口通常100%吸收亚kV x射线。Ultim极端无窗设计，在极短的分析距离下工作，以优化增强空间分辨率的灵敏度。
使用上述相同条件，但在工作距离为4.5 mm、能量为1.5 kV时，计数率为5200 cps。这种增强的计数率意味着扫描样本只需要30分钟。在1.5 kV时，在EDS图中可以看到更多细节，比如在设备电荷陷阱内清晰定义的氮环。在氧图中还可以观察到高度特异性的表面特征，如样品制备过程中发生的离子研磨变化造成的伪影。
在能量非常低的1.5 kV时，通常用于硅或钨的x射线线不能使用。相反，可以使用低能量线，如硅的LI (0.092 keV)和钨的N5N6 (0.210 keV)。Ultim Extreme的无窗设计意味着这些线条可以以80%以上的效率收集，这意味着仍然可以构建精确的元素地图(图3.）.
.jpg)
图3。1.5 kV EDS光谱显示Si L1（0.092keV）和W N5N6,7（0.210keV）的低能量X射线线。使用这两个X射线线路插入显示元素映射。
对数据采集同样重要的是数据处理。AZtec TruMap可用于实时去除任何背景辐射和反旋峰重叠。这允许精确的元素地图被绘制，而不受光谱的影响(图4.）.
.jpg)
图4。在3.5 kV采集的Si和W地图使用窗口积分映射处理阿兹特克TruMap。
在2.5 kV和5kV硅和5kV硅和钨中，可以使用其K和M线进行分析，分别为1.74keV和1.77kev，这些线路显示强重叠。该重叠意味着当使用窗户积分（SmartMap）映射Si k时，观察到硅和钨结构。
TruMap可以用来解决这个问题，因为它只能显示真实的硅计数，因此可以显示样品中真实的硅分布。
结论
提高某物的灵敏度X射线探测器通过减小传感器样品距离和/或传感器尺寸，或通过移除窗口，可以在高计数下收集低能量X射线;即使是光元素，允许以小于20nm的分辨率收集元素贴图。
此信息已被采购，从牛津仪器纳米分析提供的材料提供和调整。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息，请访问牛津仪器NanoAnalysis。