二次离子质谱(SIMS)服务

技术说明

二次离子质谱(SIMS)是一种分析技术,可检测极低浓度的掺杂剂和杂质。 它可以在几纳米到几十微米的深度范围内提供元素深度分布。 SIMS通过用聚焦的初级离子束溅射样品表面来工作。 在溅射期间形成的二次离子被提取并使用质谱仪分析。 这些二次离子的范围可从基质水平降至十亿分之一(ppba)水平。

典型数据

SIMS服务,EAG实验室的典型数据

Si中B,P和As注入标准的概况。 这些标准使用NIST SRM进行校准。 SIMS档案 提供准确的掺杂浓度与深度,具有出色的检测灵敏度和动态范围。

SIMS服务,来自EAG实验室的数据

化合物(III-V) 半导体器件 表征,完成组成和掺杂剂/杂质浓度定量。 该配置文件针对C和O杂质检测进行了优化,并具有良好的深度分辨率。

原则

在SIMS分析过程中,样品被聚焦的高能主离子束(100 eV – 15 keV)溅射,或者是氧气(O2+)或铯(Cs+)。 在溅射过程中,一部分溅射材料被电离。 从表面提取这些二次离子,基于各个元素的独特质荷比进行质量分析,并作为二次离子强度收集。 由于元素周期表中的每个元素(和同位素)都具有独特的质荷比,因此该技术可以检测周期表中的每个元素。 可以基于参考标准的分析将二次离子强度转换成浓度。 通过连续监测离子,可以将浓度确定为样品深度的函数,对真正的深度分布具有最小的失真并且具有非常高的灵敏度(ppma至ppba)。

常见的应用程序

极高的灵敏度和深度剖面能力使SIMS非常适合 特征 半导体和其他薄膜材料。 选定的申请包括以下内容:

  • 掺杂和杂质深度剖析
  • 薄膜(SiGe,III-V和II-VI)的成分和杂质测量
  • 浅植入物和超薄膜(ULE植入物和栅极氧化物)的超高分辨率解析度
  • 批量分析,包括Si中的B,C,O和N.
  • 工艺工具(离子注入机)的高精度匹配
  • 污染物 薄膜型材(金属,dieletric)
  • 薄膜层结构
  • 界面污染物配置文件

优势

  • 对掺杂剂和杂质具有出色的检测灵敏度,对大多数元素具有ppma或更低的检测灵敏度
  • 深度剖面具有出色的检测极限和深度分辨率
  • 小面积分析(10μm或更大)
  • 检测所有元素和同位素,包括H.
  • 出色的动态范围(高达7数量级)
  • 在某些应用中,主要元素组成可能

限制

  • 准确量化所需的标准
  • 特定元素(不是调查技术)
  • 没有化​​学键合信息
  • 有害

技术比较

可以确定组成深度剖面的其他表面分析技术包括 X射线光电子能谱(XPS)俄歇电子能谱。 两者检测灵敏度都很差(~0.1%)与SIMS相比。 辉光放电质谱(GDMS) 具有良好的灵敏度,但它主要是一种批量技术。 飞行时间SIMS 以与SIMS相同的基本原理运行,但实验通常仅限于样品的外单层,通常不是定量的。

EAG的SIMS

EAG是SIMS分析的行业标准,提供最佳的检测灵敏度以及精确的浓度和层结构识别。 没有其他分析实验室能够与EAG在SIMS领域的研究和开发的深度和广度相匹配。 我们拥有全球最多的SIMS仪器(超过40 SIMS仪器),高素质的科学家,以及世界上最大的超过五千种离子注入和批量掺杂标准的参考材料库,用于精确的SIMS量化。 EAG三十多年来一直在做SIMS; 比任何其他商业实验室更长。

来自EAG实验室的SIMS服务图标

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