RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) 서비스

기술 노트 : RBS 서비스

전형적인 데이터

아래에 표시된 것은 중첩되어 있습니다. RBS WSi의 스펙트럼x Si / W 비가 3 개인 필름. 높은 에너지 (높은 채널 번호)에서의 피크는 필름에서의 W로부터의 산란에 해당하는 반면, 낮은 에너지에서의 단계는 Si로부터의 산란에 해당합니다. W 및 Si 신호의 강도 (수율)를 측정하고 W 및 Si의 산란 단면을 보정함으로써 Si / W의 정확한 비율을 1-2 % 내에서 결정할 수 있습니다. W 피크의 폭은 WSi의 두께에 정비례합니다x 층. W와 Si에서 He의 정지 동력에 대해 알려진 값을 사용하여 WSi의 두께를 계산할 수 있습니다x 층.

다양한 Si / W 비율을 갖는 150nm WSi 박막의 RBS 분석

RBS 서비스는 다양한 Si / W 비율을 갖는 150nm WSi 필름의 RBS 분석을 보여줍니다.

매우 정확한 Si / W 비율은 W 및 Si 산란 피크의 강도를 측정하고 각 요소에 대한 산란 단면을 보정하여 결정할 수 있습니다. 필름 두께도 결정할 수 있습니다.

원칙

RBS 측정 동안, 고 에너지 (MeV) He2+ 이온 (즉, 알파 입자)이 시료로 향하게되고 후방 산란 된 He의 에너지 분포 및 수율2+ 소정 각도의 이온이 기록된다. 후방 산란 된 입자의 에너지는 충돌하는 깊이 (에너지 손실 계수)뿐만 아니라 산란하는 원자의 질량 (기구 학적 인자)에 따라 달라집니다. 후방 산란 이온의 수는 주어진 원소의 농도에 직접 비례합니다. 후방 산란 현상의 가능성은 모든 요소에 대해 알려져 있기 때문에 (후방 산란 단면적), 정량적 인 심도있는 프로필 두께가 1μm 미만인 박막의 RBS 스펙트럼으로부터

수소의 경우에는 후방 산란 현상이 일어나지 않지만, 샘플을 He에 대해 약간의 각도로 놓으면2+ 이온빔 H 원자는 샘플 밖으로 앞으로 흩어져 수집 될 수있다. 이것은 전방 산란 된 H 원자만을 전달하면서 전방 산란 된 He 원자를 여과하기 위해 얇은 박막을 사용하여 박막의 H 양을 정량화 할 수있게한다. 이 H의 분리 분석은 HFS (Hydrogen Forward Scattering)라고 불립니다.

일반적인 응용 프로그램

표준을 사용하지 않고도 매우 정확한 필름 구성을 제공하는 RBS의 능력은 조성 분석 of 반도체 및 기타 박막.

응용 프로그램은 다음과 같습니다.

  • 반도체 박막 구성 깊이 프로파일 링 :
    • 금속 실리사이드 : WSi, FeSi, CoSi, TiSi 등
    • 질화물 : TiN, TaN, TaAlN
    • 유전체 : SiO2, SiN
    • 높은 K 절연체 : HfO2, HfSiO
    • 낮은 K 유전체 : SiOCH
  • 화합물 반도체 층 구성 :
    • SiGe, AlGaAs, InGaAs 등
  • 광학 코팅 구성 깊이 프로파일 링 :
    • 티오2, SiO2, HfO2
  • 박막의 수소 SiO2, SiN, SiOCH, DLC 등
  • 이온 주입량 측정 (높은 Z 요소) :
    • As, Sb, 투여 량
  • 단결정 시료의 손상 프로파일 :
    • 이온 주입, 연마, 어닐링

강점

  • 참조 표준의 필요성이없는 정량
  • 상단의 깊이 프로파일 ~1μm
  • 필름 두께 결정
  • 절연 및 전도성 샘플 분석 가능
  • He, Li, Be를 제외하고 H와 다른 모든 원소를 측정 할 수 있습니다.
  • 300mm까지 전체 웨이퍼를 분석 할 수 있습니다.
  • 비 파괴적인

제한

  • 일반적으로 B, C, N, O (3-5 at- %)
  • 비슷한 질량의 더 무거운 원소를 분석 할 수 없음 (예 : Zn을 Zn 또는 W로 치환)
  • 가장 작은 분석 영역 ~2mm 직경
  • 샘플은 진공 호환 가능해야합니다.

기술 비교

RBS는 다음과 같이 박막 분석에 사용되는 다른 기술과 매우 보완 적입니다. Auger Electron Spectroscopy (AES)X 선 광전자 분광법 (XPS). RBS는 무거운 원소에 대해서는 이러한 기법보다 탐지 한계가 낮지 만 경 원소에 대해서는 더 높은 검출 한계가 있습니다. Auger는 공간 분해능이 훨씬 뛰어나지 만 단열 샘플 분석에 문제가있을 수 있습니다. XPS는 원소 정량화 외에도 화학적 상태 결정을 제공 할 수 있습니다. Auger와 XPS는 모두 상단 만 샘플링합니다. ~10nm의 재료를 사용하고 이온빔 스퍼터링을 사용하여 시료에서 재료를 제거하여 깊이 프로파일을 얻습니다. 이 스퍼터링 공정은 분석되는 재료를 수정하여 덜 정확한 정량 결과를 초래할 수 있습니다. RBS는 샘플을 스퍼터링하지 않으므로보다 정확한 정량 결과를 제공 할 수 있습니다.

또한 RBS는 필름 두께를 비파괴 적으로 결정할 때 사용할 수 있으므로 주사 전자 현미경 (SEM) or 투과 전자 현미경 (TEM) 횡단면. 그러나 RBS 데이터에서 필름 두께를 도출하기 위해서는 필름의 밀도를 가정해야하므로 오류가 발생할 수 있습니다. 반대로, TEM 또는 SEM과 같은 다른 기술에서 실제 필름 두께를 알고 있다면 RBS 데이터를 사용하여 필름 밀도를 계산할 수 있습니다. RBS는 X 선 반사율 (XRR) 분석이는 또한 필름 밀도 및 필름 두께를 결정할 수 있지만 필름 구성을 결정하지는 않습니다.

RBS AT EAG

EAG는 전 세계의 다른 실험실에서 사용되는 독점 RBS 분석 소프트웨어 및 기기를 개발 한 RBS 서비스 분야의 세계적인 리더입니다. 캘리포니아 서니 베일에있는 연구소에는 두 개의 RBS 기기가 있으며 25 년 이상 RBS 분석을 제공해 왔습니다. EAG는 광범위한 재료를 분석하는 탁월한 RBS 경험을 보유하고 있습니다.

기술

RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry)는 주로 조성식 박막 분석에 사용되는 이온 산란 기술입니다. RBS는 참조 표준을 사용하지 않고 정량화 할 수 있다는 점에서 독특하며 다른 분석 방법을 보정하는 데 자주 사용됩니다. 일반적으로 반도체, 광학 코팅 및 필름 구성 제어가 중요한 기타 응용 분야에 사용되는 박막의 정량 분석에 적합한 방법입니다.

Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS)를 나타내는 아이콘

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