Services de spectrométrie de masse ionique secondaire (SIMS)

NOTE TECHNIQUE

La spectrométrie de masse ionique secondaire (SIMS) est une technique analytique qui détecte de très faibles concentrations de dopants et d'impuretés. Il peut fournir des profils de profondeur élémentaires sur une plage de profondeur allant de quelques nanomètres à des dizaines de microns. SIMS fonctionne en pulvérisant la surface de l'échantillon avec un faisceau d'ions primaires focalisé. Les ions secondaires formés lors de la pulvérisation sont extraits et analysés à l'aide d'un spectromètre de masse. Ces ions secondaires peuvent aller de niveaux de matrice à des niveaux de parties par milliard (ppba).

DONNÉES TYPIQUES

Services SIMS, données typiques des laboratoires EAG

Profils des normes d'implant B, P et As en Si. Ces étalons sont calibrés avec NIST SRM. Profils SIMS fournissent des concentrations de dopage précises par rapport à la profondeur, avec une excellente sensibilité de détection et une plage dynamique.

Services SIMS, données des laboratoires EAG

Composé (III-V) dispositif à semi-conducteur caractérisation complète avec composition et quantification de la concentration en dopant / impureté. Le profil est optimisé pour la détection des impuretés C et O et pour une bonne résolution en profondeur.

DES PRINCIPES

Lors d'une analyse SIMS, les échantillons sont pulvérisés par un faisceau d'ions primaires énergétiques focalisés (100 eV - 15 keV), soit de l'oxygène (O2+) ou du césium (Cs+). Une fraction des matériaux pulvérisés est ionisée pendant le processus de pulvérisation. Ces ions secondaires sont extraits de la surface, analysés en masse sur la base d'un rapport masse / charge unique d'éléments individuels, puis collectés sous forme d'intensités d'ions secondaires. Étant donné que chaque élément (et isotope) du tableau périodique a un rapport masse sur charge unique, cette technique peut détecter chaque élément du tableau périodique. Les intensités en ions secondaires peuvent être converties en concentrations sur la base d'analyses d'étalons de référence. En surveillant continuellement les ions, on peut déterminer la concentration en fonction de la profondeur dans l'échantillon avec un minimum de distorsion par rapport à la distribution en profondeur vraie et avec une sensibilité très élevée (ppma à ppba).

APPLICATIONS COMMUNES

La sensibilité extrêmement élevée et la capacité de profiler en profondeur font de SIMS un outil idéal pour caractérisant semi-conducteurs et autres matériaux à couche mince. Les applications sélectionnées sont les suivantes:

  • Profil de profondeur dopant et impureté
  • Mesure de la composition et des impuretés des couches minces (SiGe, III-V et II-VI)
  • Profilage de résolution ultra-haute profondeur d'implants peu profonds et de films ultra-minces (implants ULE et oxydes de grille)
  • Analyse en vrac, incluant B, C, O et N dans Si
  • Appariement de haute précision des outils de traitement (implanteurs ioniques)
  • Contaminant profils en couches minces (métaux, diélectrique)
  • Structures en couches minces
  • Profils de contaminants d'interface

POINTS FORTS

  • Excellente sensibilité de détection pour les dopants et les impuretés, avec une sensibilité de détection ppma ou inférieure pour la plupart des éléments
  • Profils de profondeur avec d'excellentes limites de détection et résolution de profondeur
  • Analyse sur petits domaines (10 µm ou plus)
  • Détection de tous les éléments et isotopes, y compris H
  • Excellente plage dynamique (ordres de grandeur jusqu'à 7)
  • Composition d'éléments majeurs possible, dans certaines applications

LIMITATIONS

  • Normes requises pour une quantification précise
  • Élément spécifique (pas une technique d'enquête)
  • Aucune information de liaison chimique
  • Destructif

COMPARAISONS TECHNIQUES

Parmi les autres techniques analytiques de surface permettant de déterminer les profils de profondeur de la composition, citons Spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et de la Spectroscopie électronique Auger. Les deux ont une faible sensibilité de détection (~0.1%) par rapport au SIMS. Spectrométrie de masse à décharge luminescente (GDMS) a une bonne sensibilité mais c’est surtout une technique en bloc. SIMS de temps de vol fonctionne sur les mêmes principes de base que SIMS, mais les expériences sont généralement limitées aux monocouches extérieures d’un échantillon et ne sont généralement pas quantitatives.

SIMS À EAG

EAG est le standard de l'industrie pour l'analyse SIMS, offrant la meilleure sensibilité de détection ainsi qu'une identification précise de la concentration et de la structure des couches. Aucun autre laboratoire d'analyse ne peut rivaliser avec la profondeur et l'étendue de l'expérience et du dévouement d'EAG en matière de recherche et développement dans le domaine du SIMS. Nous disposons du plus grand nombre d'instruments SIMS au monde (plus de 40 SIMS), de scientifiques hautement qualifiés et de la plus grande bibliothèque de matériaux de référence au monde contenant plus de 5 000 normes implantées et dopées en masse pour une quantification précise du SIMS. EAG pratique le SIMS depuis plus de trente ans. plus long que tout autre laboratoire commercial.

Icône des services SIMS de EAG Laboratories

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