ラザフォード後方散乱分光法(RBS)サービス

テクニックノート:RBSサービス

典型的なデータ

下に表示されている RBS WSiからのスペクトルx 3つの異なるSi / W比を有する膜。 高エネルギー(高チャンネル数)でのピークは膜中のWからの散乱に対応し、一方低エネルギーでのステップはSiからの散乱に対応する。 WおよびSi信号の強度(収率)を測定し、WおよびSiの散乱断面積を補正することによって、Si / Wの正確な比をXNUMX − XNUMX%の範囲内で決定することができる。 Wピークの幅はWSiの厚さに正比例しますx 層。 WおよびSi中のHeの阻止能についての既知の値を使用して、WSiの厚さを計算することが可能である。x 層。

Si / W比を変えた150nm WSi膜のRBS分析

RBSサービスは、Si / W比を変えた150nm WSi膜のRBS分析を示しています

WとSiの散乱ピークの強度を測定し、各元素の散乱断面積を補正することで、非常に正確なSi / W比を求めることができる。 膜厚も決定することができる。

原則

RBS測定中、高エネルギー(MeV)2+ イオン(すなわちアルファ粒子)はサンプルに向けられ、後方散乱されたHeのエネルギー分布と収率2+ 所定の角度のイオンを記録する。 後方散乱粒子のエネルギーは、それらが散乱する原子の質量(運動学的な要素)と衝突が起こる深さ(エネルギー損失の要素)の両方に依存します。 後方散乱イオンの数は所与の元素の濃度に正比例する。 後方散乱イベントの可能性はすべての要素(後方散乱断面積)で知られているため、定量的に導き出すことができます。 深さプロファイル 1µm未満の厚さの薄膜のRBSスペクトルから。

水素の場合、後方散乱は起こらないが、試料をHeに対して斜めの角度で置くことによって2+ イオンビームのH原子は、試料の外に向かって散乱して集めることができます。 これは、前方散乱H原子のみを透過させながら、前方散乱He原子を濾過するために薄い箔を使用することによって薄膜中のHの量を定量化することを可能にする。 このHの個別の分析は、HFS(水素前方散乱)と呼ばれる。

一般的なアプリケーション

規格を使用せずに非常に正確なフィルム構成を提供するRBSの能力は、RBSに最適です。 組成分析 of 半導体 そして他の薄膜。

アプリケーションが含まれます:

  • 半導体薄膜の組成深さプロファイリング
    • 金属シリサイド:WSi、FeSi、CoSi、TiSiなど。
    • 窒化物:TiN、TaN、TaAlN
    • 誘電体:SiO2、SiN
    • 高K誘電体:HfO2、HfSiO
    • 低K誘電体:SiOCH
  • 化合物半導体層の組成
    • SiGe、AlGaAs、InGaAsなど
  • 光学コーティング組成深さプロファイリング:
    • TiO2、SiO2、HfO2
  • 薄膜中の水素SiO2、SiN、SiOCH、DLCなど。
  • イオン注入線量測定(高Z元素):
    • As、Sb、用量
  • 単結晶サンプルの損傷プロファイリング
    • イオン注入、研磨、アニール

強さ

  • 参照標準を必要とせずに定量的
  • トップの深さプロファイル ~1μm
  • 膜厚を決定します
  • 絶縁および導電性サンプルを分析できます
  • H、およびHe、Li、Beを除く他のすべての元素を測定できます
  • 最大300mmまでのフルウエハを分析できます
  • 非破壊的

制限

  • 通常、B、C、N、Oの検出限界が悪い(3-5 at-%)
  • 同じ質量の重い元素(例えば、ZnからのCuまたはTaからのW)を分離することができない場合があります。
  • 最小の分析エリア ~2mm径
  • サンプルは真空対応でなければなりません

テクニック比較

RBSは、薄膜分析に使用される以下のような他の技術と非常に相補的です。 オージェ電子分光法(AES) 影響により X線光電子分光法(XPS)。 RBSは、重元素についてはこれらの手法よりも検出限界が低く、軽元素については検出限界が高くなります。 Augerははるかに優れた空間分解能を提供しますが、絶縁サンプルの分析に問題がある可能性があります。 XPSは元素定量に加えて化学状態決定を提供することができる。 AugerとXPSの両方が上部のみをサンプリング ~XNUMXnmの材料を使用し、イオンビームスパッタリングを使用してサンプルから材料を除去して深さプロファイルを得る。 このスパッタリングプロセスは、分析されている材料を修正する可能性があり、結果としてより正確でない定量的結果をもたらす。 RBSはサンプルをスパッタしないため、通常はより正確な定量結果を得ることができます。

RBSは、非破壊的に膜厚を決定するためにも使用できるため、代わりに使用できます。 走査型電子顕微鏡(SEM) or 透過型電子顕微鏡(TEM) 断面図 しかしながら、RBSデータからフィルムの厚さを導き出すためには、フィルムの密度を仮定しなければならず、これがさらなる誤差の原因となる。 逆に、TEMまたはSEMのような他の技術から物理的膜厚を知っているならば、RBSデータを用いて膜密度を計算することができる。 RBSは補完的です X線反射率(XRR)分析これはまた、フィルム密度およびフィルム厚さを決定し得るが、フィルム組成を決定しない。

RBS AT EAG

EAGはRBSサービスの世界的リーダーであり、世界中の他のラボで使用される独自のRBS分析ソフトウェアと機器を開発してきました。 カリフォルニア州サニーベールのラボに25つのRBS機器があり、XNUMX年以上にわたってRBS分析を提供してきました。 EAGは、幅広い材料を分析した比類のないRBSの経験があります。

商品説明

ラザフォード後方散乱分光法(RBS)は、主に組成薄膜分析に使用されるイオン散乱技術である。 RBSは、参照標準を使用せずに定量を可能にし、他の分析方法のキャリブレーションに頻繁に使用されるという点でユニークです。 通常、半導体、光学コーティング、および膜組成の制御が重要なその他の用途に使用される薄膜の定量的組成分析に最適な方法です。

Rutherford Backscattering Spectrometry(RBS)を表すアイコン

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