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二次离子质谱仪

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二次离子质谱仪

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产品编号
二次离子质谱仪
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产品描述

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 µmIp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 µmIp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 mbarO2+源运行状态样品腔真空度≤1.5×10-9 mbarCs+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 ppmM=133Cs2)、DM/M<15 ppmM=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

  1.  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;

  1. 交叉样品台(Cross-Holder)载入测量重复性:

使用46×6 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=10keVCs+ 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 floodingSR≥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.  O2+Ie=5keV,~45°入射,Ip=100 nAraster=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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