飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)

飞行时间二次离子质谱仪(Time of Flight Secondary Ion Mass spectrometer, TOF-SIMS)是聚焦初级脉冲离子束在样品表面并在溅射过程中产生二次离子， 分析这些二次离子以提供关于表面分子和元素种类信息的表面测试技术。诸如吸附于表面的油等有机污染物。 TOF-SIMS可以检测元素周期表中所有的元素包括H元素，而且可以提供大量的质谱信息，样品XY二维上的成像信息。此外，可以用于深度分布分析。

TOF-SIMS通常可以帮助客户进行质量控制、失效分析、故障排除、过程监控及研发。 例如， 研究晶圆表面污染问题时所提供的资料有助于确定具体的问题根源，例如，抽油、挥发性物质或简要说明晶圆加工步骤本身的问题 (如蚀刻残余物)。

 

TOF-SIMS技术性能

信号检测
分子和元素种类

元素检测
整个周期表，加分子种类

检测限
10⁷ - 10¹⁰ at/cm²

深度分辨率
1 - 3monolayers (静态模式)

成像/绘图
是

横分辨率/探头尺寸
~0.20 µm

 

TOF-SIMS分析的理想用途

• 有机材料和无机材料的表面微量元素分析
• 来自表面的大量分子碎片信息
• 表面离子成像

 

TOF-SIMS分析的相关产业

• 航空航天
• 汽车业
• 生物医学
• 化合物半导体
• 数据存储
• 国防
• 显示器
• 电子
• 工业产品
• 照明
• 制药
• 光电子
• 聚合物
• 半导体
• 太阳能光伏发电
• 电信

 

TOF-SIMS分析的优势

• 有机薄膜/微污染物的分子信息
• 提供更完善的表面分子信息
• 较高的检测限
• Si和GaAs的元素量化分析
• 成像探头尺寸~0.2 µm
• 可用于绝缘体和导体分析
• 非破坏性
• 可以进行深度剖析
• 整个晶圆范围到200 mm

 

TOF-SIMS分析的局限性

• 无标准通常不能量化
• 样品必需真空兼容
• 表面灵敏度高
• 样品封装及预处理可能影响结果
• 分析顺序是重要的，表面损伤测试应当在TOF-SIMS之后进行
• 只能检测到表面一到两个分子层的信息