D-SIMS定性与定量分析解决方案

动态二次离子质谱技术

动态二次离子质谱技术是一种非常灵敏的表面分析技术，是利用电子光学方法把惰性气体等初级离子加速并聚焦成细小的高能离子束轰击样品表面。通过用一次离子激发样品表面，打出极其微量的二次离子，根据二次离子的质量来测定元素种类，SIMS不仅具有极低的检测极限（ppm～ppb），其灵敏度（～ng/g）和图像分辨率也比较高，且几乎可实现对包括氢元素在内的所有元素的分析。

D-SIMS一般要求样品导电性要好，主要用于无机样品沿纵向方向的浓度剖析和进行痕量杂质鉴定如地质研究、同位素定量分析、半导体掺杂的深度分析等。

可解决哪些问题？

（1）常规的成分测试方法无法准确对异物进行定性定量分析。

（2）无法使用常规测试进行膜厚测量。

（3）多层薄膜，测量各层膜厚及成分。

（4）当膜层与基材截面出现分层等问题，但未能观察到明显的异物痕迹，可用D-SIMS分析

表面超痕量物质成分，以确定截面是否存在外来污染。

（5）掺杂工艺中，掺杂元素的含量一般是在ppm-ppb之间，且深度可达几十微米，使用常规手段无法准确测试掺杂元素从表面到心部的浓度分布，用D-SIMS可以完成这方面参数测试。

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案例对比

米格实验室团队为行业D-sims测试可根据客户样品提供解决方案，目前可完成GaN/AlGaN/GaO中的杂质以及硅片中的B/P/As等的定性与定量分析。

以下图分别为同一AlGaN样品的C、H、O、Mg、Al、Ga元素深度分布图（Al/Ga为基体元素未定量）；其中橙色虚线为国外某机构测试结果，蓝色实线为我方测试结果；通过比较可以看出对同一样品的分析，测试结果几乎一致，并且由于机器运行状况更好的性能更优，部分元素检出限更低。

设备介绍

1. 双离子源：高亮度O2 源（1~15 kV），当电压=15kV时，最小离子束直径≤1 µm，Ip最大>4 µA；微束Cs 源（2~10 kV），当电压为10kV时，最小离子束直径≤1 µm，Ip最大>0.7 µA；强度稳定，20 min △I/I<1 %；

2. 双聚焦质谱仪：扇形磁铁半径为120 mm，质量分辨率>20000(10%定义，高斯峰形)；10分钟以上磁场稳定性：M/M<15 ppm（M=133Cs2）、M/M<15 ppm（M=28Si）；

3.深度分辨率：硅样晶中B delta层剖面的衰减长度，O2 ，Ie=500eV，O2 flooding，溅射速度≥1 nm/min，深度分辨率≤1.9 nm/decade。