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
分析概略
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
| EDS | EELS | |
| 対象元素 | B以上 | H以上 |
| 検出下限 | ％オーダー | |
| エネルギー分解能 | 130ev前後 | 1ev以下 |
| 空間分解能 | わずかにEELSのほうが高い（～1nm） | |
| 特徴 | 比較的重元素が得意 | 比較的軽元素が得意 状態分析が可能 |
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。
