Methode waarbij een monster met primaire ionen wordt afgeschaafd en de secundaire ionen massaspectrometrisch worden geanalyseerd, zodat de diepteverdeling van onzuiverheden zeer gevoelig wordt gemeten.
Japanse benaming: SIMS(二次イオン質量分析法)
“SIMS (secundaire-ionenmassaspectrometrie)” komt voor in 7 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Metrologie en analyse.
Vakgebied: Metrologie en analyse
Secundaire-ionenmassaspectrometrie (SIMS) bestookt het preparaat met een gefocusseerde primaire ionenbundel, doorgaans cesium of zuurstof, die laag voor laag atomen wegsputtert. Een klein deel van de gesputterde atomen verlaat het oppervlak als ion, en deze secundaire ionen worden op massa gescheiden in een magnetische-sector-, quadrupool- of time-of-flight-analysator. Door geselecteerde massa's te registreren terwijl de krater dieper wordt, krijg je de intensiteit als functie van de sputtertijd. Het meten van de uiteindelijke kraterdiepte, bijvoorbeeld met een stylusprofiler, zet tijd om in diepte, en referentiepreparaten met bekende geïmplanteerde doses zetten intensiteit om in concentratie.
SIMS behoort tot de gevoeligste routinetechnieken en haalt voor gunstige elementen ongeveer parts per billion, ver voorbij EDX met ongeveer 0,1 gew.%. De keuze van de primaire bundel is belangrijk: zuurstof verhoogt de opbrengst aan positieve ionen van elektropositieve elementen zoals boor, terwijl cesium de opbrengst aan negatieve ionen van elektronegatieve elementen verhoogt. De ionenopbrengst hangt sterk af van het omringende materiaal, het matrixeffect, dus kwantificering vereist standaarden in dezelfde matrix, en profielen nabij grensvlakken vragen om zorgvuldigheid. De diepteresolutie wordt begrensd door ion-beam mixing en kraterruwheid, dus voor ultra-ondiepe juncties worden primaire bundels met lage energie gebruikt.
SIMS telt alle atomen van een element, ongeacht of ze op roosterplaatsen zitten en ladingsdragers leveren. Spreading resistance profiling (SRP) slijpt het preparaat onder een kleine hoek af en verplaatst probes stapsgewijs langs de schuine kant om de weerstand te meten, wat de elektrisch actieve ladingsdragerconcentratie als functie van de diepte geeft. Het vergelijken van beide profielen laat zien hoeveel van een implantatie door annealing is geactiveerd. SIMS is destructief omdat het het gemeten gebied verbruikt, in tegenstelling tot niet-destructieve methoden zoals röntgenreflectometrie voor laagdikte of scatterometrie voor afmetingen.
SIMS is de standaardcontrole voor profielen en doses van ionenimplantatie, diffusie van doteringsstoffen na annealing, junctiediepte en segregatie van doteringsstoffen aan grensvlakken. Het detecteert ook verontreinigingen en lichte elementen zoals waterstof, koolstof, zuurstof en stikstof in lagen en aan grensvlakken, die de meeste andere technieken bij lage niveaus niet kunnen kwantificeren. De hier beschreven diepteprofileringsmodus wordt vaak dynamische SIMS genoemd; een variant met lage dosis, vaak met time-of-flight-analysatoren, onderzoekt alleen de buitenste monolagen op oppervlakteverontreiniging en organische resten.
Antwoord: C. Het monster wordt met primaire ionen afgeschraapt terwijl de vrijkomende secundaire ionen massaspectrometrisch worden geanalyseerd om de diepteverdeling van onzuiverheden te onderzoeken
Bij SIMS wordt het monsteroppervlak met primaire ionen van bijvoorbeeld cesium of zuurstof beschoten en stap voor stap weggesputterd, waarna de vrijkomende secundaire ionen massaspectrometrisch worden geanalyseerd. Door tijdens het afschrapen te blijven meten kan de diepteverdeling van de onzuiverheidsconcentratie worden gemeten, voor sommige elementen met een gevoeligheid tot ongeveer ppb. Het wordt veel gebruikt voor de evaluatie van ionenimplantatie en diffusie, maar is een destructieve analyse omdat het monster wordt afgeschraapt. Elementen onderzoeken met karakteristieke röntgenstraling is EDX, en de laagdikte meten met reflectie is een optische methode.
Antwoord: C. Elektrische metingen zoals spreidingsweerstandsmeting (SRP)
Bij spreidingsweerstandsmeting wordt het monster onder een ondiepe hoek schuin gepolijst om de diepterichting uit te rekken, waarna twee naalden stap voor stap verschoven worden opgezet en de weerstand wordt gemeten, zodat de diepteverdeling van de dragerconcentratie wordt bepaald. SIMS meet de atoomconcentratie inclusief niet-geactiveerde onzuiverheden, zodat vergelijking van beide de activeringsfractie geeft. EDX onderzoekt elementen en AFM de vorm.
Ja. De primaire ionenbundel sputtert het geanalyseerde materiaal weg en laat een krater achter, dus het gemeten gebied kan niet als product worden gebruikt.
SIMS meet de totale atomaire concentratie van een doteringsstof, ongeacht of die elektrisch actief is. SRP meet de concentratie actieve ladingsdragers, dus door beide te vergelijken zie je de activeringsfractie.
Zuurstof verhoogt de opbrengst aan positieve secundaire ionen en cesium die aan negatieve, dus de bundel wordt gekozen om de gevoeligheid voor het betreffende element te maximaliseren, bijvoorbeeld zuurstof voor boor.
Bij SIMS wordt het monsteroppervlak met primaire ionen van bijvoorbeeld cesium of zuurstof beschoten en stap voor stap weggesputterd, waarna de vrijkomende secundaire ionen massaspectrometrisch worden geanalyseerd.
Welke uitspraak over SIMS (secundaire-ionen-massaspectromet…SIMS meet de atoomconcentratie inclusief niet-geactiveerde onzuiverheden, zodat vergelijking van beide de activeringsfractie geeft.
SIMS meet de concentratie van onzuiverheidsatomen. Welke me…De detectiegrens is ongeveer 0,1 gew.%; voor de analyse van sporen van onzuiverheden worden onder meer SIMS gebruikt.
Wat is te weten te komen met EDX (energiedispersieve röntge…SIMS en TEM zijn destructieve analysemethoden.
Hoe heet de metrologie waarbij licht op een periodiek patro…SIMS en de vierpuntsmethode meten andere grootheden.
Welke methode bepaalt de dikte en dichtheid van een dunne f…EDX (energiedispersieve röntgenspectroscopie) TEM (transmissie-elektronenmicroscoop) Ionenimplantatie AFM (atomic force microscope) SEM (scanning-elektronenmicroscoop) Via Scherptediepte (DOF) Numerieke apertuur (NA) XRD (röntgendiffractie) CD-SEM