XPS 與 EDX 的差異
XPS 與 EDX 都是半導體分析中常用的元素分析方法，名稱中都有 X 射線，容易混淆。不過兩者照射的與量測的都不同，得到的資訊也差異很大。以下整理兩者的差異與使用時機。
結論
差異在於照射什麼、量測什麼，以及能得到的資訊。XPS（X 射線光電子能譜）照射 X 射線、量測飛出光電子的能量，能得知表面數 nm 深度的元素，以及其化學鍵狀態（是否氧化等）。EDX（能量散佈 X 射線分析）照射電子束、量測放出的特性 X 射線，能得到在 SEM 或 TEM 中看到位置的元素種類、含量與分布圖，但幾乎無法得知化學狀態。介面與表面的化學狀態適合用 XPS，異物與斷面的元素分布適合用 EDX。
主要差異
| 比較面向 | XPS（X 射線光電子能譜） | EDX（能量散佈 X 射線分析） |
|---|---|---|
| 照射 | X 射線 | 電子束 |
| 量測 | 飛出光電子的能量 | 放出特性 X 射線的能量 |
| 分析深度 | 表面數 nm | 約1μm（SEM 的情況） |
| 化學狀態 | 可得知（化學位移） | 幾乎無法得知 |
| 位置的選擇 | 以數十 μm～mm 的範圍為主 | 直接分析 SEM・TEM 中看到的位置 |
| 設備 | 專用的超高真空設備 | 在 SEM・TEM 上安裝偵測器 |
| 主要用途 | 介面鍵結狀態、清洗後的表面 | 異物的元素、斷面材料的分布 |
XPS 能得知表面的「化學狀態」
在 XPS 中，接收 X 射線能量的電子，以扣除被原子束縛能量後的動能飛出。束縛能依元素而定，又會因結合對象而稍微偏移（化學位移），因此同樣是矽，也能區分金屬矽與已氧化的矽。光電子在物質中無法前進太遠，可分析範圍限於表面數 nm，是對表面極為敏感的方法。
EDX 能得知所見位置的「元素分布」
EDX 量測 SEM 或 TEM 的電子束把原子內層電子撞出時，放出的各元素特定能量的 X 射線。可以一邊以電子顯微鏡觀察，一邊瞄準異物或斷面的特定位置分析，以電子束掃描還能製作以顏色區分各元素分布的圖。優點是簡便快速，但幾乎無法得知化學狀態，也不擅長輕元素與微量元素。
失效分析中會組合使用
要調查晶圓上發現的異物是什麼時，先以 SEM 觀察並以 EDX 調查元素，推測來源。想知道閘極氧化層與基板介面的鍵結，或清洗與蝕刻後的表面狀態時，則使用 XPS。另外，ppm 以下的微量雜質或深度方向的濃度分布使用 SIMS 等，依目的組合多種分析方法是一般做法。
常見問題
XPS 和 EDX 該用哪一個？
依想知道的資訊選擇。想知道表面元素是否氧化、與哪些原子結合等化學狀態，用 XPS；想知道電子顯微鏡中看到的異物或斷面特定位置有什麼元素、如何分布，用 EDX。失效分析中也經常兩者並用。
要調查微量雜質，哪一個比較好？
兩者都不擅長調查 ppm 以下的微量雜質。EDX 的偵測參考值約0.1重量%，XPS 也約0.1原子%。要調查摻雜物這類微量元素的濃度或深度方向分布，會使用 SIMS（二次離子質譜）。
延伸閱讀
所屬主題
參考資料
- 東麗研究中心（Toray Research Center）「X線光電子分光分析法（X-ray Photoelectron Spectroscopy：XPS）」（2026/10/19 查閱）
- 日本電子（JEOL）「energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS」（2026/10/19 查閱）
- 日本應用物理學會「元素分析のコツ（応用物理 85巻4号）」（2026/10/19 查閱）