실리콘 카바이드의 SIMS 측정

애플리케이션 노트

소개

실리콘 카바이드는 우수한 전자 및 열 특성으로 인해 고전력, 고온, 고주파 및 고 방사능 장치에 매우 중요한 소재입니다. SiC 기반 전력 트랜지스터의 획기적인 진보, LED가센서는 도펀트 및 불순물 수준을 정확하게 제어하는 ​​데 필수적입니다.

2 차 이온 질량 분석법 (SIMS) 다양한 요소에 대해 매우 높은 검출 감도를 가지고 있습니다. 독특한 프로파일 링 기능은 패턴 화 된 디바이스 구조를 포함하여 SiC 샘플의 도펀트 레벨, 접합 깊이 및 불순물 분포에서 빠르고 정확한 피드백을 제공 할 수 있습니다. 프로세스 제어 및 문제 해결을위한 필수 도구입니다. 웨이퍼 성장 및 장치 제조.

SiC의 SIMS 분석의 기본

기본 빔

산소 (O2+) 또는 세슘 (Cs+) 1 차 이온빔은 SIMS 분석에 사용됩니다. 초점을 맞춘 1 차 이온빔의 스폿 크기는 일반적으로 2에서 20 μm입니다. 이 기본 빔은 정사각형 영역, 일반적으로 측면에서 최대 수백 미크론 규모로 구워집니다.

2 차 이온의 검출

상기 러스터 영역의 중심부에서 생성 된 2 차 이온은 질량 분석기에서 질량 분리 된 후 측정된다. 자기 섹터 SIMS 기기에서 2 차 이온은 전자 배율기, 패러데이 컵 또는 이온 이미징 탐지기를 사용하여 감지 할 수 있습니다.

실리콘 카바이드 SIMS 측정

SiC의 정량화

농도 교정

농도는 깨끗한 SiC에 이온 주입 표준에 따라 보정됩니다.

깊이 보정

깊이 프로파일의 획득 시간은 측정 된 분석 크레이터 깊이 (스타일러스 프로파일 미터 사용)를 사용하여 깊이로 변환됩니다.

SIMS 감지 제한 (at / cm3) 깊이 프로파일 모드에서 *

실리콘 카바이드 SIMS 측정, SIMS 검출 한계

* 세미 벌크 또는 벌크 모드의 탐지 한계는 깊이 프로파일 링 모드에서 얻은 것보다 상당히 낮을 수 있습니다.

SiC에서 SIMS 검출 한계 개선

N의 검출 한계 개선

개선 된 진공 및 수정 된 Cs+ 높은 빔 전류 밀도를 제공하는 소스는 N에 대한 향상된 감지 한계를 이끌어 냈습니다.

B, Al 및 기타 금속 원소의 검출 한계 개선

사용 된 장비는 Si, C 및 SiC 재료의 측정에 국한되어 다른 재료의 잠재적 인 오염을 줄입니다. 큰 Field Aperture와 비표준 Contrast Diaphragm을 사용하여 탐지 영역과 수집 각을 증가시켜 이러한 요소에 대한 민감도를 높입니다.

SiC에서 프로파일 링 조건 하의 검출 한계

N : 2-5E15 atoms / cm3

B : 2E13 atoms / cm3

Al : 2E13 atoms / cm3

실리콘 카바이드 SIMS 측정, SiC에서 프로파일 링 조건 하의 검출 한계

전형적인 SiC 분석

  • 깊이 프로파일 링 도판 트와 불순물의 작은 장치 포함
  • 금속 불순물의 세미 벌크 모드 분석
  • SurfaceSIMS에 대한 표면 오염 측정 SiC 표면에
  • 보다 깊거나 묻힌 층 (전면 또는 후면)에 접근하기위한 샘플 폴리싱을 통한 SIMS 분석
  • 매우 낮은 농도의 질소 분석
  • SiO2/ SiC 계면 해석
실리콘 카바이드 SIMS 측정, 금속 불순물의 세미 벌크 모드 분석
실리콘 카바이드 SIMS 측정, SIC에서 백 - 연마 된 샘플 Ni의 SIMS 분석

낮은 농도 측정을위한 래스터 변경 기술

"래스터 변경"방법은 질소 및 매트릭스 이온 강도가 1 차 이온 빔 래스터 크기를 변경하는 동안 샘플의 동일한 위치에서 분석 할 수 있기 때문에 측정 된 신호에 배경 질소의 영향을 결정하고 제거하는 정확한 방법을 제공합니다. 프로필.

이 기술에서, 샘플은 초기에 큰 래스터를 사용하여 1 차 빔에 의해 스퍼터링된다. 프로필이 일정한 수준에 도달하면 기본 래스터 크기가 감소되고 보조 이온의 수집 영역은 동일하게 유지됩니다. 이는 수집 영역 내의 1 차 이온의 전류 밀도를 증가시킵니다.

이 기술의 단점은 균일하게 도핑 된 시료 또는 농도가 균일 한 충분히 두꺼운 층에서만 사용할 수 있다는 것입니다.

극저온 N 분석을위한 실리콘 카바이드 SIMS 측정, 래스터 변경 기술

N 프로파일 중 래스터 변경. 표시된 N은 50 × 50μm 래스터에 대해 정량화되었습니다.

SiC 4-INCH 전체 웨이퍼 해석

2 "SiC 웨이퍼의 Al과 N의 SIMS 프로파일. Al 프로파일은 산소 빔 스퍼터링을 사용하여 획득하고, N 프로파일은 Cs 빔 스퍼터링을 사용하여 획득했다. 전체 웨이퍼 성능은 웨이퍼를 파괴하지 않고 각 에피 층의 도핑 농도 및 두께를 제공합니다. ~ 2e16 atoms / cc의 검출 한계는 2 시간의 펌핑 후에 얻을 수 있습니다.

실리콘 카바이드 SIMS 측정, 수정 된 Cameca 4f 샘플 인트로 시스템

4로 수정 된 Cameca 4f "샘플 인트로 시스템

탄화 규소 SIMS 측정, 정확한 벌크 농도 측정을위한 개별 SiC 입자의 SIMS 분석

정확한 대량 농도 측정을위한 개별 SiC 입자의 SIMS 분석

특별한 시료 준비 기술과 새로운 SIMS 분석 프로토콜을 사용하여 SiC 분말 시료에서 100 μm에서 500 μm 크기의 개별 SiC 입자를 분석 할 수 있습니다. 이 혁신적인 접근 방식은 표면 오염으로 인한 벌크 집중 현상을 제거합니다.

실리콘 카바이드 SIMS 측정

동일한 배치의 분말 시료에서 2 개의 다른 SiC 입자에 대한 N 프로파일. 이 두 입자에 대한 SIMS 결과는 양호한 회분 벌크 농도 일관성을 나타낸다.

동일한 배치의 분말 시료에서 2 개의 다른 SiC 입자에 대한 N 프로파일. 이 두 입자에 대한 SIMS 결과는 양호한 회분 벌크 농도 일관성을 나타낸다.

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