型号：IMS 7f-Auto
生产厂家：法国CAMECA公司
启用日期：2020.11
仪器简介
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. 样品台：X和Y轴可重复性偏差<2 µm(1σ)；样品视场最大范围可达1.45×1.45 mm2，数字变焦高达9倍，成像分辨率3 μm；
3. 样品腔真空度：源关闭情况下样品腔真空度≤7×10-10 mbar；O2+源运行状态样品腔真空度≤1.5×10-9 mbar，Cs+源运行状态样品腔真空度≤1×10-9 mbar；
4. 二次离子提取电压-10 kV~10 kV连续可调；
5. 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：DM/M<15 ppm（M=133Cs2）、DM/M<15 ppm（M=28Si）；
6. 二次离子探测系统：电子倍增器（EM）和法拉第杯（FC）单独使用； 样品电压正、负极性下EM背景噪音均<5 counts/min；样品电压正、负极性下大于5s时间FC噪音积分均≤2×10-15 A；
分析能力
- 溅射速率（Sputter rate：SR）和检测限（Detection Limit：DL）
|
注入 |
离子源，轰击能（Ie） |
SR（nm/min） |
DL（at/cm3） |
|
Boron低能量 |
O2+，500eV |
≥2 |
≤1×1016 |
|
Boron高能量 |
O2+，10keV |
≥600 |
≤1×1013 |
|
Arsenic低能量 |
Cs+，3keV |
≥7 |
≤1×1015 |
|
Arsenic高能量 |
Cs+，15keV |
|
≤5×1013 |
|
Phosphorous高能量 |
Cs+，15keV |
≥400 |
≤1×1014 |
注：对于高注入能量条件，上述检测限值适用于最大浓度不高于检测摄之上5个数量级的样品，对于低注入能量条件，适用于最大浓度不高于检测跟之上4个数量级的样品；
- 交叉样品台（Cross-Holder）载入测量重复性：
使用4个6×6 mm2窗口的样品台，数据使用自动链式分析模式收集。每窗口进行两次独立分析，从8个获得的剂量值中计算标准偏差（1σ）：硼O2+ Ie=10keV轰击下以及P在Cs+ Ie=15keV轰击下8次测量标准偏差均≤2%（注:这一测试用深注入样品，注入剂量>1×1013 at/cm2）；
3. 在高Ie条件下（O2+ Ie=10keV，Cs+ Ie=15keV）对于给定样品（深注入样品，注入剂量>1×1013 at/cm2）的6次载入循环(storage到chamber循环加载与卸载)，不改变载入循环间的分析条件，剂量值的标准偏差≤2%；
4. 对于样品中H最大浓度不超过7×1016at/cm3的样品，H检测限：Cs+ Ie=15keV条件DL≤7×1016 at/cm3；
5. 深度分辨率：硅样晶中B delta层剖面的衰减长度，O2+，Ie=500eV，O2 flooding，SR≥1 nm/min，深度分辨率≤1.9 nm/decade。
设备配置
1. 自动存储室：可容纳6个样品载入器
2. 在O2+，Ie=5keV，~45°入射，Ip=100 nA和raster=250 μm尺寸的溅射条件下，室内氧气压力2-3×10-6 mbar产生的28Si+强度相比超高真空条件提高5倍；
3. 样品表面法向电子束强度>50 μA，这是20 eV能量电子在法拉第杯上测量的，法拉第杯取代样品载入装置。
样品正极性，28Si信号强度变化<10%；样品负极性，当溅射穿过1.1 μm厚的SiO2绝缘层时，在100nm~900nm厚度区间基质信号（16O和28Si）的二次离子强度变化小于10%。
4. 后加速电压设置为+4 kV~-4 kV区间，样品正负极性下电子倍增器背景均<5 counts/min。
设备用途：
二次离子质谱（SIMS）可检测极低浓度的掺杂剂和杂质。 该技术提供了从几埃到几十微米的宽深度范围内的元素深度分布。 用一束初级离子（O2+或者Cs+）溅射/蚀刻样品表面，在溅射过程中形成的二次离子被提取并使用磁扇形质谱仪进行分析。二次离子的浓度范围可以从基质水平到亚ppm级的痕量水平。
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