材料分析 Materials Analiysis

二次イオン質量分析:Dynamic-SIMS について

2013年12月9日

分析解析サポートグループの吉川です。

二次イオン質量分析(Secondary Ion Mass Spectrometry)は、固体表面および薄膜中の不純物元素を、高感度に分析できる表面分析手法です。深さ方向分析が主な用途であるDynamic-SIMSと、表面構造分析が主な用途であるStatic-SIMS(主にTOF-SIMS)に分類されますが、今回はDynamic-SIMS(D-SIMS)についてご紹介します。

固体表面にエネルギー(数百eV~十数keV)を持った一次イオンを入射させると、スパッタリングに伴って、電子、中性粒子、イオンなどの様々な粒子が試料表面から放出されます。SIMSは、これらの粒子のうち二次イオンを質量分離して検出することで、試料表面の元素分析(同定、定量)を行います。

SIMSの原理図
SIMSの原理図

SIMSの特徴は、

(1)高感度(ppm~ppb)な検出ができること
(2)水素からウランまでの元素が検出できること
(3)深さ方向分析ができること 

などが挙げられます。
得られるデータは、深さ方向プロファイル、マススペクトル、元素マッピングの3種類です。

元素マッピングの3種類

分析対象試料としては、固体試料(半導体ウエハ、チップ)の分析が可能です。金属や半導体といった導電性がある試料だけでなく、ガラスやセラミックのような絶縁材料も、付属の電子銃による帯電中和を行うことによって分析ができます。ただし、超高真空中で分析を行うため、試料自身から多量のガスが発生するものは分析に向いていません。
シリコン半導体や化合物半導体のウエハおよびデバイスについて、不純物やドーパントの分析に主に活用できますが、新規デバイス製造プロセスの汚染元素の評価にも活用できます。

ご興味がございましたら、下記のホームページよりお問い合わせ下さい。

材料分析HP

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