次级离子质谱还有一款游戏也叫sims(模拟人生)Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS)SIMS is widely used for analysis of trace elements in solid materials.In SIMS the sample surface is bombarded by high energy ions, leading to the ejection of both neutral and charged(+/-)species from the surface. The secondary ions are extracted by electric fields and then energy adn mass analyzed.Key Features of SIMS All elements detectable Isotopes can distinguished High sensitivitySystem Specs and Features Detection limit:ppm Dynamic SIMS:"destructive" depth profiling Static SIMS:"non-destructive" surface analysis Quantification using standards and RSFs 5KeV Ar ion gun: resolution ~40Um See it in details at the website: http://www.hiden.com.cn/article-03.htm二次离子质谱分析SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry 测定原理: 将样品表面用具有数个keV能的O2+、 Cs+等离子束(一次离子) 照射,表层的原子因喷溅作用被释放到真空中。被喷射的大部分属中性电性,但有一部分(通常为1%以下)转为正离子或负离子(二次离子)。SlMS是一种用电场将二次离子激起,通过磁场、高频率电场进行质谱分析,以此对样品表层的构成成分进行定性和定量化分析的方法。半导体材料的主要分析应用1.掺杂剂的剖面测定可以测定N型及P型掺杂剂的深度方向浓度分布。主要评价内容如下。评价剂量、Rp、Xj等 计测P/N接合深度 评价热处理后的剖面变化 评价沟道效应 评价交叉污染 评价能源污染 与SRP(扩散电阻)的比较 与SUPREM等模拟的比较 2.杂质评价、薄膜分析可以测定各种工序中的单晶体表层邻域、膜中以及界面上存在的杂质的深度方向的浓度分布。主要评价内容如下。测定离子注入时的金属污染 测定掺杂剂扩散后的杂质 测定由喷溅、CVD等成膜的膜中杂质 测定CZ-Si基板、Epi-Si基板中的杂质 测定BPSG膜中的B及P的深度方向的浓度变化 测定各种金属界面中的C,0等的偏析 测定各种金属膜的扩散 3.不良解析·微小区域的分析通过评价特定部位的杂质,解析实装设备的不良状况。对微小区域进行分析时,兼用图象处理技术。主要评价内容如下。 测定晶体管部的杂质 分析Al衬垫部的深度方向 测定埋入部分的杂质 4.其他方面的应用进行SIMS测定时,对于因溅射而表层形状变化显著的物质及容易发生迁移的材料进行特殊分析。主要评价内容如下。采用BacksideSIMS测定金属膜的扩散 通过冷却样品测定杂质的动态(特别是测定容易迁移的元素)As注入单晶体的沟道状况测定低压CVD-SiN膜中的杂质测定MOS晶体管B的浓度Cu配线结构的深度方向分布次级离子质谱 secondary ion mass spectrometry, SIMS 20世纪70年代以来发展起来的一种表面分析技术。它是以离子轰击固体表面,再将从表面溅射出来的次级离子引入质量分析器,经过质量分离后从检测-记录系统得出被分析表面的元素或化合物的组分。 由于离子束射入固体表面时的穿透深度要比电子来得浅,所以次级离子法是一种有效的表面分析法。又由于离子的质量较大,因而原离子束与表面原子之间有较大的动能交换,使表面原子产生一定程度的溅射。只要采用低能量、低束流密度的原离子束,这种溅射效应对表面的破坏作用是能够减小到表面分析所允许的程度的。 按不同工作模式,次级离子质谱仪器可分为静态次级离子质谱计、动态次级离子质谱计、次级离子成像质谱计和次级离子微探测束。 静态次级离子质谱计是在超高真空条件下(10-8 ~10-9帕),用低束流密度(约1×10-9安/厘米2)和较大轰击面积(典型面积为0.1厘米2)的原离子束来轰击样品表面,使样品表面的消耗率降低到一个单层以下。这种仪器的检测器通常采用按脉冲计数方式工作的通道式电子倍增器。图1示出静态次级离子质谱计的原理。这种质谱计除了可作表面的单层检测外,还可用来研究气体与固体间的化学反应。sims的主要特点: 1. 具有很高的检测极限 对杂质检测限通常为ppm,甚至达ppb量级 2. 能分析化合物,得到其分子量及分子 结构的信息 3. 能检测包括氢在内的所有元素及同位素 4. 获取样品表层信息 5. 能进行微区成分的成象及深度剖面分析