动态-二次离子质谱(D-SIMS)用气体等离子源轰击样品,使样品表面原子、分子或离子等溅射出来,用质量分析器接收溅射出的二次离子,通过分析其质荷比(m/z)获得二次离子质谱。由于D-SIMS的离子源为高密度离子束(原子剂量>1012 ions/cm2),对样品的溅射作用大,故是一种破坏性分析。此外,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。

 

D-SIMS的原理图


相比其它典型的表面分析技术如SEM-EDS(约1%)、Auger(约0.1%)、XPS(约0.1%),D-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在内的所有元素的定性分析


D-SIMS可为您解决的产品质量问题

(1)定性检测产品表面微小异物(≥10μm),特别是当常规成分测试方法失效时。

(2)检测多层膜或单层膜的厚度和成分(厚度≥1nm)。

(3)分析表面超痕量物质成分,确定外来污染与否,检出限高达ppb级别。

(4)测试掺杂工艺中从表到内超低浓度的元素分布

(5)元素含量的面分布图同位素丰度分析,逐层剥离、实现各成分的纵向剖析(AES、XPS只能分析纵向新生成的表面)......

 

D-SIMS对样品的要求:

(1)固体样品表面最好是平坦而光滑的;粉末样品必须将其压入软金属箔(如铜)中或压制成小块。

(2)样品最大规格尺寸为1×1×0.5cm,当样品尺寸过大需切割取样,样品表面必须平整。

(3)避免手和取样工具接触到需要测试的位置,取下样品后用真空包装避免外来污染影响分析结果。


D-SIMS实例展示:

(1)一次离子源能量和曲线斜率关系


(2)网状硅片的SIMS图像

 

(3)B、P及杂质元素在SOI中的浓度深度分布


(4)B、PAs注入SiGe/Si的浓度深度剖


(5)障壁中各元素的扩散浓度及分布


(6)Ti膜正反面SIMS浓度剖析的比较


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测试狗·科研服务(www.ceshigo.com)可做XPS、TEM、FIB、SIMS、SQUID、AFM等常规测试;同步辐射可开展XAFS(XANES,EXAFS)等实验;球差电镜现场测试原子相STEM-HAADF、EELS-Mapping等;矿物解离分析仪MLA,同位素等地质方向测试;DFT第一性原理MD分子模拟等计算模拟;还有原位拉伸/变温SEM变温XPS原位实验。服务的成果已在JACS,AM,NC,Materials Today等顶刊发表。测试狗期待与你一起努力,让科研不留遗憾~