RBS는 こんな用途に便利な手法입니다.

ラ ザ フ ォ ー ド 後方 散乱 分析 (러더 포드 후방 산란 분광법 : 以下 RBS) は, 그는 等 の 軽 い イ オ ン を 백만 전자 볼트 程度 の 高 エ ネ ル ギ ー に 加速 し て 固体 に 照射 し, 固体 元素 の 原子核 に よ り 後方 側 に 散乱 さ れ た イ オ ン の エ ネ ル ギ ー を 測定することで、固体中に含まれる原子の組成、量、深さ方向分布を調べることが可能な手法입니다. RBS の 観 察 領域 は 1cm 角 程度 の 領域 が 必要 で あ り, 深 さ 方向 の 情報 と し て は, 表層 よ り 연동 해 1? m 程度 ま で の, い わ ゆ る 薄膜 の 分析 に 適 し て い る こ と が 分 か り ま す. ま た RBS 分析 の 特 徴 と し て は, ① 非 破 壊 で 深 さ 方向 の 組成 分析 が 可能, ② 定量 に 標準 試 料 が 不要, ③ 結晶 性 (研磨 ダ メ ー ジ, イ オ ン 注入 ダ メ ー ジ, 結晶 欠 陥, 格子 不 整合) 評 価 が 可能 な こ と が 上 げ ら れ ま す.薄膜中の組成を正確에定量できることから、金属膜、半導体膜、絶縁膜などの分析に応用されていmas。
更に、RBS装置では前方散乱を用いてHの分析を行うことができmas(HFS(ERDA)). 、成膜中に取り込まれるArやCl等の不純物も高感度に検出可能입니다。

薄膜材料(RBS)

炭素系, 酸化物/窒化物系材料 DLC, TaC, IGZO, STO, HfO, TiN, TaN 등
太陽電池系材料 a-Si:H, CIGS 등
化合物半導体 III-V, AlGaN, AlGaInN, SiGe 등
合金·金属系材料 GST, PZT, SBT, AlCu, TiW, PtMn, IrMn, NiPt 등
시리사이드 TiSi, CoSi, NiSi, WSi, PtSi, 등
이온注入두즈量評価n Si基板中のAs注入、Si基板中のSb注入など

RBS스페크톨의 見方에 ついて

RBS ス ペ ク ト ル は, 백만 전자 볼트 の 高 エ ネ ル ギ ー の 入射 イ オ ン (그는 +) が 固体 中 の 原子核 に よ っ て 後方 散乱 さ れ た と き の エ ネ ル ギ ー を 横軸, そ の 収 量 を 縦 軸 と し て 表示 し ま す. 横軸 が 示 す 散乱 エ ネ ル ギ ー に は,元素 の 種類 と 深 さ 情報 が 含 ま れ ま す. 試 料中 の 同 じ 深 さ に XNUMX 種類 以上 の 異 な る 質量 の 元素 が 存在 す る と, そ れ ぞ れ 異 な る エ ネ ル ギ ー 値 に カ ウ ン ト さ れ ま す. ま た, 同 じ 質量 の 元素 で も 深 さ 位置が 異 な る と, 異 な る エ ネ ル ギ ー 値 に カ ウ ン ト さ れ ま す. 縦 軸 の 収 量 は, 質量 の 重 い 元素 ほ ど 大 き く な り ま す. す な わ ち 高感度 で す. し か し な が ら, 重 い 元素 ほ ど 質量 分解 能 が 悪 く な り ま す の で, 例 え ば, W と 편両者を区別することができません。

RBS は 非 破 壊 で 組成 分析 が で き る 特 徴 が あ り ま す が, 実 際 の RBS ス ペ ク ト ル (実 験 デ ー タ) と 理論 ス ペ ク ト ル の フ ィ ッ テ ィ ン グ 解析 か ら 組成 を 決定 し ま す の で, 事前 に 試 料 の 情報 (材料 名 (構成 元素) 試 料構造) が な い と, 理論 ス ペ ク ト ル (試 料 構造 を 仮 定 し た ス ペ ク ト ル) を 描 け な い の で 解析 が 困難 に な り ま す. 例 え ば, 材料 が 편 シ リ サ イ ド な の か W シ リ サ イ ド な の か, 事前 に 材料 名 が わ か ら な い と 組成 を 決定することができません.このように、RBSsペクトルの見方とその意味を知ることで、RBSから得られる惧す堒理の質

各種元素の相対 散乱強度と散乱後の에네루기

固体 中 の ど の よ う な 元素 か ら 散乱 さ れ た か に つ い て は, エ ネ ル ギ ー と 運動量 保存 の 法則 か ら 知 る こ と が で き ま す 入射 エ ネ ル ギ ー E0 で 入射 し た 粒子 は, 散乱 に よ り K · E0 の エ ネ ル ギ ー で 検 出 さ れ ま す (K. :散乱定数)。K는衝突する対象原子に依存するギーを調べることで元素の同定が可能となります。
下 図 に 그는 イ オ ン を 2MeV で 入射 し た 場合 の 対 象 元素 の 違 い に よ る 散乱 後 の 그는 イ オ ン の エ ネ ル ギ ー と 相 対 散乱 強度 を 示 し ま す. 重 い 元素 ほ ど, 入射 イ オ ン の エ ネ ル ギ ー 損 出 は 少 な い た め, 高 エ ネ ル ギ ー 側 に 検 出され、散乱強度も大きいことがわかり마스。
各種元素の相対 散乱強度と散乱後の에네루기

에네르기-損失の原理

損 出 エ ネ ル ギ ー は 散乱 が 生 じ る 深 さ に 依存 す る た め, 同一 元素 か ら の 散乱 で は, よ り 深 部 で 散乱 さ れ た イ オ ン ほ ど 低 エ ネ ル ギ ー 側 か ら 検 出 さ れ ま す. 入射 イ オ ン が 材料 中 を 通過 す る 場合 の エ ネ ル ギ ー 損 出が含まれるため입니다。

試料表面 および内部での衝突について

試料表面 および内部での衝突について

RBS데이타의 解説

Si 데이터에 Pt
Si基板上のPt薄膜を分析したRBSsペクトルを下記に示します。 Si基板から散乱応しています、いるチャネルナンバーはエネルギーに対応しています).た エ ネ ル ギ ー よ り も, さ ら に 低 エ ネ ル ギ ー 側 か ら 検 出 さ れ て い る こ と が わ か り ま す. 補足 と な り ま す が, 실리콘 基板 か ら の 散乱 強度 が 低 チ ャ ネ ル に な る ほ ど 上昇 し て い る 理由 は, 図 中 の 微分 散乱 断 面積 の式 よ り, 그는 イ オ ン の エ ネ ル ギ ー 損 出 の 割 合 が 大 き く な る ほ ど 分母 の 値 が 小 さ く な る た め, 微分 散乱 断 面積 の 値 が 大 き く な り, 深 さ 方向 に 均一 の 組成 で あ っ て も, RBS ス ペ ク ト ル 強度 が 増 加 していることが理解でき마스。

Si 데이터의 SiO2
次の図では、Si基板上のSiO2薄膜を分析した事例を示しています。
表層のSi、Oによって散乱ケされたHeion의 에네르기 출 置は、入射イON의 散乱角 から決定乱见 から決定度、 ス ペ クトル中
OはSiより質量が小さいので、SiO2中のO의 스페크톨은 Si基板의 스페크톨에 積算されて表示され마스。

Si基板では、基板の内部から散乱されるほど収量が増えるので、Siの強る度は一定にはならずに低Eネルケ

RBS에 よる分析事例

Si基板上に成膜したTaN膜の組成分析事例を下記에示し마스。
TaとNの組成比は、それぞれTa : 44atomic%。N : 55atomic%程度であることが分かり마스。
また、膜中より0.7atomic%程度のArを検出しております。

RBS에 よるTaN膜分析

Si基板中に注入されたSnのイON注入量評価の分析事例を下記에示し마스。
Snspektrol의 面積密度より、SnのイON注入は、「6.1E13atoms/cm2」그리고 あることが分かり마스。
RBS는 構成原子の物理量(散乱確率)がほぼ完全に分かっているため、標準試料を用いることなく絶対能こが可胞

RBS에 よるSnion注入試料分析

RBS는 標準試料が不要なため、이온注入試料の正確な團量を求める事が可能
イ オ ン 注入 に よ っ て시 基板 中 に 生 じ た ダ メ ー ジ に つ い て, イ オ ン 注入 後 と ア ニ ー ル 後 で 比較 し た 分析 事例 を 下 記 に 示 し ま す. イ オ ン 注入 後 の 試 料 で は, 結晶 中 に ダ メ ー ジ が 生 じ て い る た め, 後方 散乱 量 (図 中青 の ス ペ ク ト ル) が 大 き い 結果 を 示 し て い ま す. 一方, イ オ ン 注入 試 料 に ア ニ ー ル を 行 う こ と で, 後方 散乱 強度 (図 中 赤 の ス ペ ク ト ル) が 低下 し て い ま す. 後方 散乱 へ の 寄 与 が 少 な く な ったことから、結晶状態が回復しているようすが分かり마스。

イON注入によるSi基板のダメージ 分析例

イON注入後の試料と아니르処理を行った試料の체네링스페크트르を比輁することを較することで、아니르処理による結晶性の回

RBS装置でも水素の分析が出来mas

RBS分析では、MeVの高Eネルギー入射いON(He+)を固体に照射するよい、Heよりも軽い固体中の水素(H)は前方側に散乱されるを検出器の前に置くことでHのみを分析することが可能です。この手法は、前方側へ散乱恴へ散乱側へ散乱恴を)と言います。 原理的 には、入射するいより軽い標的原子より軽い標的原子は前方側へ反跳されるので、入分えるを変えることで、入射います。包括的에、反跳粒子検出法(ERDA:Elastic Recoil Detection Analysis)と言います。ここでは、Heionを用いててを分析するHFS分析について紹介 します。散乱 さ れ た H の エ ネ ル ギ ー と そ の 収 量 を 直接 検 出 し ま す. そ の た め, 半導体, 金属, 絶 縁 物, ポ リ マ ー 等 様 々 な 薄膜 の 分析 が 可能 で す. ま た RBS 分析 と 同 様 に, 入射 イ オ ン に よ り 散乱 さ れ た H が固体中を進む時の에네루기損出を精度よく求められるため、非破壊로 絶対量の測定と深向の分析が中にHを이온注入した試料と濃度既知の鉱物(白雲母)が標準試料として使われます。Hの検出下陂平1at%程은 10mm x 5mm 以上입니다.分析下、試料に対して垂直方向射しますを入射しますが、HFS分析では、試料表度の方向から為基準 と し て 15 度 の 方向 に 配置 さ れ ま す. こ の よ う に, H を 求 め る HFS 分析 と 組成 を 調 べ る RBS 分析 で は, 試 料 に 対 す る 入射角 や 検 出 器 の 最適 な 配置 が 異 な る た め, そ れ ぞ れ 別 条件 で の 測定 が必要となります。 尚、H分析同時에、後方에配置された30度の検出器によって検出器によってHeionの電流量が測定え、試料に加え

HFS分析の検出器レイアウト

HFS分析の検出器レイアウト
Si基板上のSiN薄膜を分析したRBS、HFSsペクトルを下記에 示します。一致が得られるまでfittingが行われ、各元素の濃度が求 메라레마스。

SiN薄膜의 RBS/HFS 分析例

SiN薄膜의 RBS/HFS 分析例

소개

窒化ガ리움(GaN)은파와데바이스의 材料として盛んに研究・開発が進められています。近年、GaN基板を用いた縦型baiい る が, 마그네슘 が 活性 化 し な い な ど の 課題 が あ り ま す. こ こ で は, 마그네슘 の イ オ ン 注入 に よ る GaN으로 結晶 の ダ メ ー ジ と 熱処理 後 の ダ メ ー ジ の 低 減 状態 を ラ ザ フ ォ ー ド 後方 散乱 分析 (RBS) の チ ャ ネ リ ン グ 法 に よ り 評 価 し ま し た.
チ ャ ネ リ ン グ 法 は, 그는 (ヘ リ ウ ム) イ オ ン を 結晶 軸 方向 に 沿 っ て 入射 さ せ る こ と に よ り, 結晶 の 乱 れ を 検 出 す る こ と が 可能 で, 結晶 状態 の 定量 的 評 価 に 威力 を 発 揮 す る 手法 で す .GaN に 마그네슘 をIon注入しAniール前後後のダメージを測定、SIMS分析によるMg分布と比較しました。

RBS에 よるMg注入GaN結晶のダメージ評価

ラ ザ フ ォ ー ド 後方 散乱 法 は, 高速 (2MeV) の 그는 や プ ロ ト ン イ オ ン を 試 料 表面 に 照射 す る と 試 料 を 構成 す る 原子 と 衝突, 弾 性 散乱 さ れ る. こ の 反 跳 し て き た 그는 イ オ ン の エ ネ ル ギ ー と 量 を 計 測 す る こ と で試 料 を 構成 す る 元素 の 組成 や 深 さ 方向 の 膜 構成 を 知 る こ と が 出来 る 手法 で す. 結晶 軸 に 沿 っ て 그는 イ オ ン を 入射 さ せ る と 完全 結晶 の 場合, 그는 は 試 料 原子 と ほ と ん ど 衝突 せ ず 散乱 が あ り ま せ ん. こ れ を チ ャ ネ リ ン グ 法 と い い ま す. こ の チ ャ ネ リ ン グ 法 を 組 み 合 わ せ る と 原子 の 結晶 格子 か ら の ず れ を 調 べ る こ と が で き, 結晶 性 の 評 価 を 行 な う こ と が 出来 ま す .RBS / チ ャ ネ リ ン グ 法 で は, 結晶 格子 か ら の ず れを定量的에 評価でき、TEM등의 欠陥観察と併用すること詳細な結晶性評価が可能 이다

窒化ガ리움(GaN)은파와데바이스의 材料として盛んに研究・開発が進められています。近年、GaN基板を用いた縦型baiい る が, 마그네슘 が 活性 化 し な い な ど の 課題 が あ り ま す. こ こ で は, 마그네슘 の イ オ ン 注入 に よ る GaN으로 結晶 の ダ メ ー ジ と 熱処理 後 の ダ メ ー ジ の 低 減 状態 を ラ ザ フ ォ ー ド 後方 散乱 分析 (RBS) の チ ャ ネ リ ン グ 法 に よ り 評 価 し ま し た.チ ャ ネ リ ン グ 法 は, 그는 (ヘ リ ウ ム) イ オ ン を 結晶 軸 方向 に 沿 っ て 入射 さ せ る こ と に よ り, 結晶 の 乱 れ を 検 出 す る こ と が 可能 で, 結晶 状態 の 定量 的 評 価 に 威力 を 発 揮 す る 手法 で す .GaN に 마그네슘 をIon注入しAniール前後後のダメージを測定、SIMS分析によるMg分布と比較しました。

試料の概要

Mg注入条件;
・에네르기;150keV
・ドーズ量;1E16及び5E15at/cm2, アニール条件;
・1230℃,窒素雰囲気,1分

図 1 に チ ャ ネ リ ン グ 法 に よ る RBS ス ペ ク ト ル を 示 す. 注入 直 後 で は 注入 の 라인란 付 近 を 最大 と し て 가인 の 強度 の 増 加 が み ら れ, 結晶 ダ メ ー ジ が 検 出 さ れ た. ア ニ ー ル 試 料 で は 強度 の 減少 が 見 ら れ, 結晶 の 回復が確認사레타.Ga強度から欠陥の量を算出した。(表1)

図2, 3은 SIMS에 よるMg分布와 同時에 prottしたものである。SIMSでは、aniールによりピーク濃度の減少と表面側へのMgのre偏析

그림 1

그림 1

1 번 테이블

試料Ga 결함
1E16 注入2.40 17 +
1E16아니르1.00 17 +
5E15 注入8.90 16 +
5E15아니르1.50 16 +

그림 2

그림 3

材料 試 験 の た め の 当 社 の サ ー ビ ス に つ い て も っ と 知 り た い で す か?

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