【分析事例】SSDP-SIMSによるTFT配線交差部深さ方向分析
微小領域・ガラス基板についてもSSDPによる分析が可能
二次イオン質量分析法（SIMS）を用いて、市販ＴＦＴ液晶ディスプレイのデータ信号配線とゲート電極配線の交差部（4μm×10μm）を、基板側から分析（SSDP-SIMS）した例を示します。 基板側から測定（SSDP-SIMS）を行うことにより、表面側の高濃度層や金属膜などの影響がないデータの提供が可能となります。
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イオン質量分析装置 - メーカー・企業5社の業務用製品ランキング | イプロスものづくり
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イオン質量分析装置のメーカー・企業ランキング
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- 一般財団法人材料科学技術振興財団 MST 東京都/試験・分析・測定
- 東芝ナノアナリシス株式会社 神奈川県/試験・分析・測定
- 株式会社イオンテクノセンター 大阪府/試験・分析・測定
- 4 株式会社アイテス 滋賀県/電子部品・半導体
- 4 株式会社トヤマ 神奈川県/試験・分析・測定
イオン質量分析装置の製品ランキング
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- 【分析事例】ウォーターマーク原因調査 一般財団法人材料科学技術振興財団 MST
- 【分析事例】SIMSによるSi酸化膜・ITO膜中の｢水」の評価 一般財団法人材料科学技術振興財団 MST
- 界面および深さ方向分解能について 一般財団法人材料科学技術振興財団 MST
- 【分析事例】ペロブスカイト太陽電池のHTM層の分析 一般財団法人材料科学技術振興財団 MST
- 4 ［TOF-SIMS］飛行時間型二次イオン質量分析法 一般財団法人材料科学技術振興財団 MST
イオン質量分析装置の製品一覧
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【分析事例】SIMSによる極浅注入プロファイルの評価
極浅い領域においてもドーパント分布・接合の評価が可能
デバイスの微細化により、極浅い領域における不純物の深さ方向分布評価の必要性が高まっています。 正確な評価を行うためには、通常よりも低いエネルギー(1keV以下)の一次イオンビームを用いたSIMS分析が必要になります。図1にBF2+ 1keV、 P+ 1keV、 As+ 1keVで注入されたSiウエハを一次イオンビームエネルギー250eV～300eVを用いて測定した例を示します。
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【分析事例】SIMSによる極浅ドーパント分布の高精度分析
高い再現精度で評価可能
デバイスの微細化により、極浅い領域における不純物の深さ方向分布評価が必要とされています。正確な評価を行うためには、通常よりも低いエネルギー(1keV以下)の一次イオンビームを用いたSIMS分析が必要になります。今回、B+を低エネルギーでイオン注入したSiウエハを1keVの酸素イオンビームを用いて、日をまたいで、6回測定した結果から算出したBの面密度の相対標準偏差は3%以下であり、極浅い不純物分布評価においても通常のSIMS分析と同様に高い再現精度が得られることが示されました。
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【分析事例】めっき・塗装等の剥離原因調査
TOFーSIMSによる剥離面の汚染源の特定
剥離不良が起こった際、界面の密着性を悪化させた成分を同定することが重要です。 ピーリング加工により、着目の界面で物理的に剥離させ、その表面に存在する成分をTOF-SIMSによって測定することで、剥離原因を調査することが可能です。 TOF-SIMSは有機物の構造を保ったままイオン化した二次イオンを検出し、剥離面に存在した成分が何由来なのかの情報を得ることができるため、剥離原因、及び工程の調査に有効です。 測定法：TOF-SIMS・ピーリング・解体 製品分野：LSI・メモリ・製造装置・部品 分析目的：化学結合状態評価・故障解析・不良解析 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。
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【分析事例】SIMSによるSiC中ドーパント元素の深さ方向分析1
SiC中B、Al、N、P、Asについて、高感度で深さ方向分布の評価が可能
SiCはその物性からパワーデバイス材料として用いられていますが、Siとは異なりイオン注入後の熱処理によるドーパントの拡散が困難なため、多段イオン注入により深さ方向への分布を制御する必要があります。SIMS分析は高感度（ｐｐｍ以下）で深さ方向の不純物濃度を評価することができるため、SiC中のドーパント元素の分布評価に適しています。また、軽元素（H、C、O、Fなど）の分布についても評価可能です。評価したい元素などお問い合わせください。
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【分析事例】SiC基板におけるSSDP-SIMS分析
SiC基板側からドーパント濃度プロファイルを取得可能
SiCパワーMOS FET（図１）において、ゲートパッド部下のSiC中にてドーパント元素であるAlの濃度分布を素子表面側から及び裏面側からSIMSで評価しました（図２）。 分析を進める方向に関係なく深さ約0.5μm以降の分布もよく一致することから、Alの濃度分布の広がりは測定起因でなく実際の元素分布を反映しているものと考えられます。 SiCなどの加工の難しい硬質基板でも、SSDP-SIMS分析が可能です。まずはお気軽にご相談ください。
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【分析事例】SIMSによるGaN系LED構造の組成分析
GaN系LEDの主成分元素の組成を深さ方向に評価可能
一般的にSIMSでは含有量が％を超える主成分レベルの元素の定量性は低いとされていますが、一次イオンにCs+を用いたMCs+(M:着目元素）検出モードを用いることで、主成分元素の深さ方向の組成分布を求めることが可能です。 GaN系LED構造におけるAl、Ga、Inについて、深さ方向の組成評価を行った例を示します。
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【分析事例】SIMSによるSiC中ドーパント元素の深さ方向分析2
目的に応じた分析条件で測定します
SIMSでは複数元素を同時に測定することが可能ですが、着目元素を絞ることで高感度測定やバックグラウンドレベル（BGL）を下げた測定が可能です。分析目的に合わせて、適切な測定条件を検討します。 市販品SiCパワーMOSFETのドーパント元素であるN,Al,Pの深さ方向濃度分布を複数の分析条件で評価した事例を紹介します。
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【分析事例】IGZO膜へのTi拡散評価
SSDP-SIMSによる高濃度層の影響を避けた測定
IGZO膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいる材料です。IGZO膜中に金属元素が拡散するとTFT特性が劣化することが懸念されるため、IGZO膜を用いたデバイス特性および信頼性評価には膜中の金属濃度を精度良く測定する必要があります。 SSDP-SIMSを用いて金属電極の反対側からIGZO膜中のTi濃度を評価した事例をご紹介します。
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【分析事例】SIMSによるSi中不純物の超高感度測定
感度を高めてpptレベルの濃度分布を評価します
SIMS分析における検出感度は単位時間あたりの試料のスパッタ量に依存します。元素によりますが、取得する不純物を1元素に限定することで感度が大幅に向上し、5E13 atoms/cm3以下のppt (parts pertrillion)レベルまで評価することが可能となり、IGBTデバイスや高純度ウエハなどの低濃度の不純物評価に有効です。本資料ではSi中の低濃度の不純物について超高感度に評価を行った事例をご紹介します。
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【分析事例】SIMSによる石英・ガラス中の「水」の評価
｢重水（D2O）処理」を用いた水素の深さ方向分析
ガラス材料における水（H2O）の浸透性を、重水素（D）の分布を測定することで評価した事例をご紹介します。もともと水素（H）が存在する場合、水の影響による水素であるかを区別することが困難です。そこで、重水（D2O）による処理を行い、安定同位体である重水素の分布をSIMSにて深さ方向に測定しました。 重水素の深さ方向分布を調べることで、水がどの深さまで浸透したかを推定することが可能です。
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【分析事例】二次電池
一粒の粉体表面に分布する成分の評価が可能
リチウムイオン二次電池で使用される黒鉛負極粒子を塗布したシートを、TOF-SIMSにて分析した事例をご紹介します。一粒の粉体の表面にグラファイトとPVDFが分布している様子が確認できました。 飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS）は、二次イオンのマススペクトルから表面の有機物・無機物の定性・イメージに適した手法です。分解能よく分析することが可能なため、微小異物やしみなどの分布評価に有効です。 測定法：TOF-SIMS 製品分野：二次電池 分析目的：組成分布評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。
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【分析事例】表面分析による品質管理
表面の付着成分(ポリジメチルシロキサンなど)をTOF-SIMSで評価できます
TOF-SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析法)は、最表面の有機物・無機物を感度よく評価可能な手法で、製品の様々な品質管理を行うときの分析手段として利用することができます。例えば、製品保管時の表面付着物の定期的な確認、製品に剥離・変色などの不具合品が発生した際の原因調査、製作条件を変えた前後での着目成分の変化などです。本資料では、付着成分として代表的なポリジメチルシロキサン（PDMS）について、保管環境が異なるSiウェハ表面の比較を行った例を紹介します。 測定法：TOF-SIMS 製品分野：電子部品・製造装置・部品・その他（エレクトロニクス全般） 分析目的：表面分析・化学結合状態評価・故障解析・不良解析・その他（汚染評価、品質管理） 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。
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SSDP-SIM
SSDP： Substrate Side Depth Profile
二次イオン質量分析法（SIMS）では、試料表面の凹凸、イオン照射により表面側に存在する原子が奥側に押し込まれるノックオン効果やクレーター底面粗れ等の現象により、急峻な元素分布を得られない場合があります。この問題を解決するために、薄片化加工を行った基板側（裏面側）からSIMS分析を行うのがSSDP法（Back-Side SIMS法）です。この手法により、試料形状や測定条件に起因する影響を受けることなく、より正確な元素分布評価が可能になります。
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【分析事例】SiON極薄膜中の成分深さ方向分析
TOF-SIMSで無機物の分子情報を深さ方向に捉えることが可能
Siトランジスタのゲート酸化膜として用いられているSiON膜はリーク電流を抑えるため、Si酸化膜にNを導入して形成されます。基板との界面特性を良好にしながら誘電率を確保するには、SiON膜中のNの分布を厳密に制御する必要があります。1nm膜厚のSiON膜中でのSi酸化物・窒化物の分布をTOF-SIMSを用いて評価した事例をご紹介します。TOF-SIMSは表面で高い深さ方向分解能を持ち、感度良く分子情報を得ることができるため、SiON極薄膜中の組成分布を明瞭に得ることができます。
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【分析事例】デバイスの金属膜中および界面における金属不純物の評価
めっきなどの膜中・界面の不純物をTOF-SIMSで評価できます。
成膜装置部品、ターゲット材、めっき液などからデバイス中に不純物が混入し、悪影響を与えるため、表面、膜中や界面の不純物の定性評価が重要です。TOF-SIMSでは下記3つの特徴から一度の測定で表面、膜中や界面に存在する未知の元素を高感度に評価することが可能です。 1. 金属元素の場合、一度の測定でm/z 1から800のイオンを同時に検出できること 2. 数ppmの検出感度が得られること(材料・各イオンにより変動) 3. スパッタガンを用いることで深さ方向の分布を評価できること
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GaNゲート酸化膜の不純物分析
D-SIMSを用いてゲート酸化膜上層側からの不純物拡散を捉えることに成功！
GaNデバイスにおいて、ゲート酸化膜の前工程由来成分(不純物)の拡散は、 絶縁性不良の原因につながるため、その濃度分布や拡散源の特定が必要となります。 今回当社にて、薄膜加工したGaN化合物の表面に高い平坦性をもたせる技術を 開発しました。 それによりD-SIMSを用いてゲート酸化膜上層側からの不純物拡散を捉えることに 成功しました。 ※記事の詳細内容は、添付のPDF資料より閲覧いただけます。 詳しくは、お気軽にお問い合わせください。
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SiC n-バッファ層の窒素濃度分析
D-SIMSを用いてn-バッファ層厚・窒素(N)濃度を捉えることに成功！
SiC MOSFETでは近年、オン抵抗対策のため、n-基板とn-ドリフト層の間に 数百nmオーダのn-バッファ層が挿入されています。 n-バッファ層の評価では、深さ方向分解能を向上させるため、上層に位置する 数μmオーダのn-ドリフト層を薄膜化し、その表面を平坦化する必要があります。 今回当社にて、薄膜加工したSiC化合物の表面に高い平坦性をもたせる技術を 開発しました。それによりD-SIMSを用いてn-バッファ層厚・窒素(N)濃度を 捉えることに成功しました。 ※記事の詳細内容は、添付のPDF資料より閲覧いただけます。 詳しくは、お気軽にお問い合わせください。
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