Méthode qui érode l'échantillon avec des ions primaires et analyse en masse les ions secondaires, afin de mesurer avec une grande sensibilité le profil en profondeur des impuretés.
Nom japonais: SIMS(二次イオン質量分析法)
« SIMS (spectrométrie de masse des ions secondaires) » apparaît dans 7 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Métrologie et analyse.
Domaine: Métrologie et analyse
La spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS) bombarde l'échantillon avec un faisceau d'ions primaires focalisé, typiquement de césium ou d'oxygène, qui pulvérise les atomes couche par couche. Une petite fraction des atomes pulvérisés part sous forme d'ions, et ces ions secondaires sont séparés selon leur masse dans un analyseur à secteur magnétique, quadripolaire ou à temps de vol. Enregistrer des masses choisies pendant que le cratère se creuse donne l'intensité en fonction du temps de pulvérisation. Mesurer la profondeur finale du cratère, par exemple avec un profilomètre à stylet, convertit le temps en profondeur, et des échantillons de référence à doses implantées connues convertissent l'intensité en concentration.
Le SIMS fait partie des techniques de routine les plus sensibles, atteignant de l'ordre de la partie par milliard (ppb) pour les éléments favorables, bien au-delà de l'EDX et de son environ 0,1 % en masse. Le choix du faisceau primaire compte : l'oxygène augmente le rendement en ions positifs des éléments électropositifs comme le bore, tandis que le césium augmente le rendement en ions négatifs des éléments électronégatifs. Les rendements ioniques dépendent fortement du matériau environnant, c'est l'effet de matrice ; la quantification exige donc des étalons dans la même matrice, et les profils près des interfaces demandent de la prudence. La résolution en profondeur est limitée par le mélange induit par le faisceau d'ions et par la rugosité du cratère ; les jonctions ultra-minces utilisent donc des faisceaux primaires de basse énergie.
Le SIMS compte tous les atomes d'un élément, qu'ils occupent ou non des sites du réseau et fournissent ou non des porteurs. Le profilage par résistance d'étalement (SRP) biseaute l'échantillon sous un angle faible et déplace des pointes le long du biseau pour mesurer la résistance, ce qui donne la concentration de porteurs électriquement actifs en fonction de la profondeur. Comparer les deux profils révèle quelle part d'une implantation a été activée par le recuit. Le SIMS est destructif car il consomme la zone mesurée, contrairement aux méthodes non destructives comme la réflectométrie de rayons X pour l'épaisseur des films ou la scattérométrie pour les dimensions.
Le SIMS est le contrôle standard des profils et des doses d'implantation ionique, de la diffusion des dopants après recuit, de la profondeur de jonction et de la ségrégation des dopants aux interfaces. Il détecte aussi les contaminants et les éléments légers comme l'hydrogène, le carbone, l'oxygène et l'azote dans les films et aux interfaces, que la plupart des autres techniques ne peuvent pas quantifier à faibles teneurs. Le mode de profilage en profondeur décrit ici est souvent appelé SIMS dynamique ; une variante à faible dose, souvent avec des analyseurs à temps de vol, ne sonde que les monocouches les plus externes pour la contamination de surface et les résidus organiques.
Réponse : C. Pulvériser l’échantillon avec des ions primaires tout en analysant en masse les ions secondaires émis, afin d’étudier le profil en profondeur des impuretés
La SIMS irradie l’échantillon avec des ions primaires de césium ou d’oxygène qui pulvérisent progressivement la surface, et analyse en masse les ions secondaires émis. En poursuivant la mesure au fil de l’abrasion, on obtient le profil en profondeur de la concentration d’impuretés avec une sensibilité pouvant atteindre le ppb selon les éléments. Très utilisée pour évaluer l’implantation ionique et la diffusion, c’est une analyse destructive puisque l’échantillon est abrasé. L’étude des éléments par rayons X caractéristiques relève de l’EDX, et la mesure d’épaisseur par réflectance des méthodes optiques.
Réponse : C. Mesures électriques telles que la résistance d’étalement (SRP)
La mesure de résistance d’étalement polit l’échantillon en biseau sous un angle faible pour étirer la dimension en profondeur, puis mesure la résistance en déplaçant pas à pas deux pointes, ce qui donne le profil en profondeur de la concentration de porteurs. La SIMS mesurant la concentration atomique, impuretés non activées comprises, la comparaison des deux donne le taux d’activation. L’EDX étudie les éléments, l’AFM la forme.
Oui. Le faisceau d'ions primaires pulvérise le matériau analysé et laisse un cratère ; la zone mesurée ne peut donc pas servir de produit.
Le SIMS mesure la concentration atomique totale d'un dopant, qu'il soit électriquement actif ou non. Le SRP mesure la concentration de porteurs actifs ; comparer les deux montre donc la fraction activée.
L'oxygène augmente le rendement des ions secondaires positifs et le césium celui des ions négatifs ; le faisceau est donc choisi pour maximiser la sensibilité à l'élément recherché, par exemple l'oxygène pour le bore.
La SIMS irradie l’échantillon avec des ions primaires de césium ou d’oxygène qui pulvérisent progressivement la surface, et analyse en masse les ions secondaires émis.
Quelle description de la SIMS (spectrométrie de masse des i…La SIMS mesurant la concentration atomique, impuretés non activées comprises, la comparaison des deux donne le taux d’activation.
Alors que la SIMS mesure la concentration d’atomes d’impure…La limite de détection est d’environ 0.1 wt% ; pour les impuretés à l’état de traces, on utilise notamment la SIMS.
Que permet de connaître l’EDX (spectroscopie de rayons X à …La SIMS et le TEM sont des analyses destructives.
Comment s’appelle la mesure qui éclaire un motif périodique…La SIMS et la méthode des quatre pointes mesurent d’autres grandeurs.
Quelle technique envoie des rayons X sous un angle très ras…EDX (spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie) TEM (microscope électronique en transmission) Contact Implantation ionique AFM (microscope à force atomique) Spectre Méthode des quatre pointes Profondeur de champ (DOF) CD-SEM DRX (XRD, diffraction des rayons X)