TEM/STEM-EDS/EELS：TEM/STEM-エネルギー分散型X線分光法/電子エネルギー損失分光法

TEM/STEMを用いた元素分析です。
EDS（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：ネルギー分散型X線分光法）は比較的重元素の測定に向いており、EELS（Electron Energy Loss Spectroscopy：電子エネルギー損失分光分法）は比較的軽元素の分析に向いています。更にEELSでは状態分析も可能です。

対象分野

• 半導体
• エレクトロニクス
• 自動車
• 航空宇宙
• 鉄鋼
• 先端材料
• エネルギー
• メディカルデバイス

対象試料の事例

• Ⅲ-Ⅴ・GaN系薄膜・ デバイスの断面構造観察及び元素分析
• Si系薄膜・ デバイスの断面構造観察及び元素分析
• その他各種固体材料の元素分析
• 燃料電池触媒の元素分析
• 有機EL素子等、有機デバイスの元素分析

原理/特徴

ESDは試料に電子線が照射された際に発生した特性X線の電子エネルギーから元素と濃度を分析する手法です。
その一方、EELSは試料に電子線を照射し、非弾性散乱によるエネルギー損失を計測する分析方法。また、EELSではEDSでは分析できない状態分析が行えるのが特徴です。

• 元素分析（ポイント、ライン、マッピング分析）
• 元素像の高分解能マッピング
• 状態分析（EELS）

比較：EDSとEELS

分析事例

STEM-EELS：
FIB-SEMを用いたFin FET構造 Fin cut TEMラメラのSTEM-HAADF分析

高分解能STEM観察ではFin FET構造をSi原子が確認可能なナノメータースケールで評価可能。

STEM-EELS：Fin FET構造 Gate cut TEM薄片のEELS元素マッピング分析

元素マッピングからHigh-kゲート絶縁膜のHfO2・バリア層のTiN・ソース・ドレイン下層の高濃度Ge層を確認することが可能。

STEM-EELS：Fin FET構造 Gate cut TEMラメラのEELS 元素の結合状態分析

EELSスペクトルよりTiSiとTiNの結合状態の分離が可能。TiSiとTiNを分離したマッピング分析では、Co電極・TiNバリア層・TiSi層の状態を確認可能。

EELSとEDSの比較：
High-kメタルゲート（HKMG）の同一箇所をEELSとEDSでマッピング分析

不特定元素の評価にはEDSを用いた解析が適しているが、一方、ナノスケールの微細Siデバイス評価ではEELSを用いることでより明確に構造を解析することが可能。

STEM-EELS：High-kメタルゲート試料のEELS 元素の結合状態分析

EELSを用いたライン分析の結果、スペクトルからAlTiO・AlTi及びTiNの結合状態の分離が可能。

STEM-EELS：22nm Fin FET構造のTEM/EELS元素マッピング分析

高分解能観察ではFin FET構造をSi原子が確認可能なナノメータースケールで評価可能。

さらにEELS元素マッピングを行うことでHigh-kゲート絶縁膜のHfO2・バリア層のTiNなどデバイス構造を詳細に確認可能。

EELSとEDSの比較：SrFeO3 原子スケールのEDSとEELSマッピング分析

原子スケールによるEDSとEELSを併用することでEDSではSrとFeを、EELSではOの原子位置を明確に特定することが可能。

関連のある分析手法

• TEM/STEM
• PED
• FIB-SEM
• SEM
• SEM-EDS
• 3D-APT
• SIMS
• PCOR-SIMS

分析深さ一覧

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