二次イオン質量分析(SIMS)サービス

テクニックノート

二次イオン質量分析(SIMS)は、非常に低濃度のドーパントおよび不純物を検出する分析技術である。 それは、数ナノメートルから数十ミクロンの深さ範囲にわたって元素深さプロファイルを提供することができる。 SIMSは、一次イオンの集束ビームを用いて試料表面をスパッタリングすることによって機能する。 スパッタリング中に形成された二次イオンは、質量分析計を用いて抽出および分析される。 これらの二次イオンは、マトリックスレベルから10億分の1(ppba)レベルまでの範囲であり得る。

典型的なデータ

SIMSサービス、EAG Laboratoriesからの典型的なデータ

SiのB、P、As注入規格のプロファイル。 これらの標準はNIST SRMで校正されています。 SIMSプロファイル 優れた検出感度とダイナミックレンジで、正確なドーピング濃度対深さを提供します。

SIMSサービス、EAG Laboratoriesからのデータ

化合物(III − V) 半導体装置 組成およびドーパント/不純物濃度の定量化を含む特性評価。 このプロファイルは、CおよびO不純物の検出と深度分解能の向上に最適化されています。

原則

SIMS分析中、サンプルは、集束された高エネルギー一次イオンビーム(100 eV – 15 keV)、いずれかの酸素(O2+)またはセシウム(Cs)+) スパッタリングプロセス中に、スパッタリングされた材料の一部がイオン化されます。 これらの二次イオンは表面から抽出され、個々の元素の固有の質量電荷比に基づいて質量分析され、二次イオン強度として収集される。 周期表の各元素(および同位体)は固有の質量電荷比を持つため、この手法では周期表のすべての元素を検出できます。 二次イオン強度は、参照標準の分析に基づいて濃度に変換することができる。 イオンを継続的に監視することによって、真の深さ分布に対する歪みを最小にし、非常に高い感度(ppmaからppba)で、試料中の深さの関数として濃度を決定することができる。

一般的なアプリケーション

非常に高い感度と深さプロファイルの能力により、SIMSは次の用途に最適です。 特徴付ける 半導体および他の薄膜材料。 選択されたアプリケーションは次のとおりです。

  • ドーパントと不純物の深さプロファイリング
  • 薄膜(SiGe、III-V、II-VI)の組成と不純物の測定
  • 浅いインプラントと超薄膜(ULEインプラントとゲート酸化物)の超高深度分解能プロファイリング
  • Si中のB、C、O、Nを含むバルク分析
  • プロセスツール(イオン注入装置)の高精度マッチング
  • 汚染物質 薄膜のプロファイル(金属、誘電体)
  • 薄膜層構造
  • 界面汚染物質プロファイル

強さ

  • ドーパントや不純物に対する優れた検出感度、ほとんどの元素に対するppma以下の検出感度
  • 優れた検出限界と深度分解能を備えた深度プロファイル
  • 小面積分析(10 µm以上)
  • Hを含むすべての元素と同位体の検出
  • 優れたダイナミックレンジ(最大7桁)
  • いくつかの用途では、可能な主要元素組成

制限

  • 正確な定量化に必要な基準
  • 元素固有
  • 化学結合情報なし
  • 破壊的

テクニック比較

組成深さプロファイルを決定することができる他の表面分析技術には以下が含まれる。 X線光電子分光法(XPS) 影響により オージェ電子分光。 どちらも検出感度が悪い(~SIMSと比較して0.1%)。 グロー放電質量分析(GDMS) 感度は良いですが、主にバルクテクニックです。 飛行時間SIMS SIMSと同じ基本原理で動作しますが、実験は通常、サンプルの外側の単層に限定されており、一般的に定量的ではありません。

SIMS AT EAG

EAGはSIMS分析の業界標準であり、正確な濃度と層構造の識別とともに最高の検出感度を提供します。 EAGの豊富な経験と幅広いSIMS分野の研究開発に匹敵する分析研究所は他にありません。 当社には、世界中で最も多くのSIMS機器(40 SIMS機器以上)、高度な資格を持った科学者、そして正確なSIMS定量のための5000以上のイオン注入およびバルクドープ標準の世界最大の標準物質ライブラリがあります。 EAGは30年以上にわたりSIMSを行ってきました。 他のどの商業実験室よりも長い。

EAG LaboratoriesのSIMSサービスアイコン

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