微区分析技术二次离子质谱的半导体器件案例分析

在半导体行业中，使用SIMS研究电子元件的元素注入掺杂情况、表面沾污等已经被各大厂家所重视。半导体元件中很多失效情况的发生都和表面沾污有关，除此元素的掺杂对元件出场性能也起到至关重要的影响。随着硅晶片制程的逐渐降低，对微区分析技术也提出了越来越高的要求。因此二次离子质谱（SIMS）技术因其极高的元素分辨率和空间分辨率成为半导体行业中不可替代带的一种表面分析技术。

SIMS是一种具有极高灵敏度和分辨率的固体表面分析技术，对元素的检出限可以达到ppm~ppb级别，目前该技术已广泛应用于半导体微电子、生物医药、材料、化学等领域研究中。以几百至几万eV的初级离子束入射到材料表面，当表面原子或者原子团获得了溅射阈值的能量时会被溅射出材料外形成二次离子。这些带有电荷的二次离子进入到质谱分析器后，即可得到不同元素或者基团的浓度信息，从而进行定性或定量分析或者得到深度剖析曲线图或离子成像图。

SIMS技术可以分为SSIMS（即静态SIMS）和DSIMS（动态SIMS）。静态SSIMS是采用较低能量和能量密度的离子束，持续稳定的轰击材料表面，保证只得到材料最表面的单原子层信息，以达到超高的分辨力。DSIMS则是对材料进行层层剥离，同时检测不同深度下的二次离子信息，从而剖析元素在三维空间的分布情况，检测深度从几纳米到几十微米，同时还具有亚微米级（100nm）的离子成像空间分辨率。

配备TOF检测器的二次离子质谱仪具有当前表面分析技术中最高的分辨率，二次离子浓度灵敏度达到ppm级别，深度分辨率1nm，微区分辨率100nm2。微源检测的德国ION-TOF先进TOF-SIMS仪器检测，可以提供完善的SIMS技术解决方案。

下图是一种OLED元件表面异物污染的分析案例。利用静态TOF-SIMS技术对元件表面一些极小的异物进行分析，得到质谱图显示是一些有机污染物。同时对异物进行微区成像，可以看到不同离子基团在表面的分布情况。

公司介绍：

微源检测，是集研发分析测试服务、药质量研究、基因毒杂质研究、元素杂质研究、结构确认、生物药分析服务等一体，面向全球的独立第三方生物医药研发测试服务公司。

由国内领xian的科学服务企业上海泰坦科技股份有限公司（简称：泰坦科技）参股成立，秉承“让检测精zhun又高xiao”的价值观：

l资质实验室CMA,CNAS，按照ISO-17025和GMP要求建立的实验室

l建设有1500 平米的高标准生物医药实验室

l专ye技术研发团队成员经验丰富，3天出具检测结果

l现有精密分析仪器100 台，均安装网络版审计追踪软件

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微源检测定制的个性化方案，为客户提供了专业可靠，高效率、高质量、合规的检测分析服务。协助客户解决了检测,分析,测试等各类问题，缩短了工艺验证或方法建立所用的时间，降低研发风险，缩短研发周期，推进产品的市场化进程。