X-Ray，XRD，XRF，XPS有什么區(qū)別？

知識星球（星球名：芯片制造與封測技術社區(qū)，點擊加入）里的學員問：晶圓廠中，X射線可以應用在X-Ray，XRD，XRF，XPS，這四種設備各有什么作用和區(qū)別嗎？

X-Ray、XRD、XRF、XPS雖然它們都用 X 光源，但原理、檢測對象和應用目的截然不同。

X-Ray（CT）原理：運用的是X射線的透射原理：X 射線穿透樣品時，會根據樣品內部密度、厚度、材料組成不同而發(fā)生不同程度的吸收。探測器記錄 X 射線通過樣品后的強度變化，形成影像。

作用：無損檢測，可看到芯片封裝內部結構。不能得出元素組成，只看結構形貌、斷裂、偏移；可做 2D 或 3D 重建（CT 掃描）。

XRD（X-ray Diffraction，X射線衍射）

原理：利用布拉格衍射原理，X 射線照射到晶體面上發(fā)生彈性散射；當滿足衍射條件時，會在特定角度形成峰值信號；分析峰位和強度可得知材料的晶體結構、取向、應力、缺陷等信息。

作用：判斷晶體是否存在、是否定向排列；測量晶格常數、應力、晶粒大小；檢測外延層是否與底層晶格匹配等。非破壞性，可用于薄膜、多晶、單晶材料分析。

XRF（X-ray Fluorescence，X射線熒光光譜）

原理：X射線轟擊樣品原子 → 激發(fā)出內層電子 → 原子處于激發(fā)態(tài)（有空位）?→外層電子躍遷到內層空位，釋放多余能量?→ 發(fā)出特征能量的二次X射線（熒光）。

每種元素發(fā)射的熒光能量不同 → 可用于定性和定量分析元素組成。

作用：快速識別樣品中的元素種類與含量（≥ppm級）；測金屬層厚度等。非破壞性。

XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy，X射線光電子能譜）

原理：X 射線照射樣品時，光電效應將材料內層電子擊出；測量電子的動能后，根據能量守恒計算電子的束縛能；束縛能是元素特征值 → 得出元素種類、化學態(tài)和結合狀態(tài)。作用：測量任何表面上最上層的 50-60 個原子，5-10 納米的元素組成。具有破壞性。

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