RBSはこんな用途に便利な礼物です

ラザフォード后期散乱分析(卢瑟福背向散射光谱:以下RBS)は、Heの軽いイオンロMeV程度の高エネルギーに加速してにしてにしてにギし、散元素の原子核核にあーりのすることで、铅中に含まれる原子の构成、量、深さ方向分发调べることが可能なです。EAGの「バ关系ブルチャーチャーチチャーチ」、及びび、情报分析各种RBSの観察领域は1cm角范围の领域が必要であり、深さ方向の情报としては、表层より1um程度まで、いわゆ分る薄膜の分析に适しているすのとましが、①破非壊さ方向の组成分析が可能、②に标准试が不要、③结晶性(研磨ダメージ、イオン注入ダメージ、水泥欠陥、格子不整合)评げがすとす。薄膜组成 ο正确にのできることから、金属膜、半导体膜、绝縁膜などの分析に応用されています。
RBS(HFS(ERDA))。 、成膜中に取り込まれるArやCl等の不纯物も高感度に検出可能です。

薄膜材料(RBS)

炭素系、酸零/零零系材料 DLC、TaC、IGZO、STO、HfO、TiN、TaNなど
太阳电池系材料 a-Si:H, CIGS など
化合物半导体 III-V、AlGaN、AlGaInN、SiGe 等
合金·金属系材料 GST、PZT、SBT、AlCu、TiW、PtMn、IrMn、NiPtなど
サイド TiSi、CoSi、NiSi、WSi、PtSi、など
イオン注入ドーズ量评価n 硅矿中の注入、硅矿中の注入など

RBSスペクトルの见方について

RBSスペクトルは,兆电子伏の高エネルギーの入射イオン(他+)が固体中の原子核によって后方散乱されたときのエネルギーを横轴,その收量を縦轴として表示します。横轴が示す散乱エネルギーには,元素の种类と深さ情报が含まれます。试料中の同じ深さにXNUMX种类以上の异なる质量の元素が存在すると,それぞれ异なるエネルギー値にカウントされます。また,同じ质量の元素でも深さ位置が异なると,异なるエネルギー値にカウントされます。縦轴の收量は,质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,重い元素ほど质量分解能が悪くなりますので,例えば,Wと铂では両者の区别することができません。

RBSは非破壊で材料分析组成试ができる特徴がありますが、実际のRBSスペクトル(実験データ)と理论ペクトルのタエエエィィィエエエィるの解析构造)がないと、理论スペクトル(试料构造の仮定したスペクトル)の描けないので解析が困难になります。例えば、材料えば、材料がPtシリサイエエエエエエエエエエエエエエの前することができません。このように、RBSスペクトルの见方とその翻译知ることで、RBSから得られかすの情报

各种元素散乱の相対散乱强度と散乱の后エネルギー

固体中のどのような元素から散乱されたかについては,エネルギーと运动量保存の法则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)。
下図に他イオンを2MeVで入射した场合の対象元素の违いによる散乱后の他イオンのエネルギーと相対散乱强度を示します。重い元素ほど,入射イオンのエネルギー损出は少ないため,高エネルギー侧に検出され、散乱强度も大きいことがわかります。
各种元素散乱の相対散乱强度と散乱の后エネルギー

エネルギー损失の原理

损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侧から検出されます。入射イオンが材料中を通过する场合のエネルギー损出が含まれるためです。

试料表面および内部での冲突について

试料表面および内部での冲突について

RBSデータの解说

硅数据上的铂
的Si基板上の的Pt薄膜を分析したRBSスペクトルを下记に示します。铂は硅よりも质量が大きいため,散乱によるエネルギーの损出が少なく,高エネルギー侧から検出されます。(図に示されているチャネルナンバーはエネルギーに対応しています)的Si基板から散乱された他イオンのエネルギーは,铂膜中でのエネルギー损出分が含まれているため,铂がない场合の硅表面から散乱されたエネルギーよりも,さらに低エネルギー侧から検出されていることがわかります。补足となりますが,硅基板からの散乱强度が低チャネルになるほど上升している理由は,図中の微分散乱断面积の式より、Heイオンのエネルギー损出の割合が大きくなるほど分母の値が小さくなるた力量め、微散乱断面めめ、微散断断面あめささささききさていることが理解できます。

Si数据上的SiO2
次の図では、Si钻石上のSiO2薄膜o分析した事例显示しています。
表层のSi、Oによって散乱されたHeイオンのエネルギー位置は、透イオンのエネルギーと散乱角。
OはSiより质量が小さいので、SiO2中のOのスペクトルはSi设备のスペクトルに积算されて表示されます。

Si冶金では、珠宝の内かかるほど收が嗢えるで、Siの强度は集合にはならずにらずにらずにらずにらずにがエネルギかエかこかかかかでえるで

RBSによる分析事例

娆上に成膜したTaN膜の组成分析事例o下记に示します。
TaとNの组成比は、それぞれTa : 44atomic%。N : 55atomic% 程度であることが分かります。
また、膜中より0.7atomic%程度のAroo検出しております。

RBSによるTaN膜分析

西美中に注入されたSn注入量评価の分析事例oo下记に示します。
Snスペクトルの面积密度より、のイオンり注入は、「6.1E13 atom/cm2」であることが分かります。
RBSでは乱构成原子の物理量(散确率)がほぼ完全に分かっているため、标准试料oo用いることなくくであるためまいの量。

RBSによるSnイオン注入试料分析

RBSは标准试料が不要なため、イオン注入试料の正确なドーズ量の求める事が可能
イオン注入によって的Si基板中に生じたダメージについて,イオン注入后とアニール后で比较した分析事例を下记に示します。イオン注入后の试料では,结晶中にダメージが生じているため,后方散乱量(図中のスペクトル)が大きい结果の示しています。たことから、结晶状态が回复しているようすが分かります。

イオン注入によるSi化学のダメージ分析例

イオン注入后の试料とアニール处理の行った试料のチャネリングスペクトルロ比较することで、アニール处理による结晶性の回复状态るかかこ

RBS装置でも水素の分析が出来ます

RBS分析では、MeVの高エネルギーイオン(He+)同时に微小するためHeよりも軽い中の水素(H)。するれるため、アルミ箔等oo検出器の前に置くことでHのみの分析することが可能です。この分析はは、壁侧へ、散るエすままするエるエる)と言います。包括的に、侧反跳粒子検出法(ERDA:Elastic Recoil Detection Analysis)と言います。ここでは、Heイオンの用いてHoo分析统计するHFS分析について绍介しまでですまはすは散乱されたHのエネルギーとその收量o直接検出します。 RBSが可能です。Sがですが可能です。中にHooイオ注入した试料と浓度既知の鉱物(白云母)が标准试料として使われます。は1mm x 10mm以上です。検出できる深さレは材料に依存しますが分析有机物含量です。分析では、试料に対て垂直轨道からHeイオンタしまが、HFS分析では、试料表面に対して5度の方向からから氐されら泷されまますまからかまはン。基准とて15度の方向に配置されます。このように、Hoo求めるHFS分析と组合调べるRBS分析ででさす别がが対す别がががあなのがががが配置必要となります。尚、H分析と同时に、后期に配置され30度の検出器によてHeイオンのされ、试料に加使用えええ化电流。

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とNの浓度はRBSから、H浓度はHFSの用いてそそれぞそしれぞそしれぞれしさカぞれずルぞれさカれれさゃれれさカれますすすすすすすすす一致性が得られるまでフィッテングが行われ、各元素の浓度が求められます。

SiN薄膜のRBS/HFS分析示例

SiN薄膜のRBS/HFS分析示例

介绍

窒化ガリウム(GaN)的はパワーデバイスの材料として盛んに研究·开発が进められています。近年,氮化镓基板を用いた縦型バイポーラトランジスタの研究の中で镁のイオン注入でp型形成が试みられているが,镁が活性化しないなどの课题があります。ここでは,镁のイオン注入による的GaN结晶のダメージと热处理后のダメージの低减状态をラザフォード后方散乱分析(RBS)のチャネリング法により评価しました。
チャネリング法は、He(ヘリ威威ム)イオンロ 结晶轴方向に沿って入射させることにより、结晶の乱れoo検出する可能すすすすすすすすすすすすすすすすすますすすすすイオン注入しアニール前后でのダメージooメ、SIMS分析によよま发としましま。

RBSによるMg注入GaN结晶のダメージ评価

ラザフォー计尾散乱法は、高速(2MeV)のHeやプロトンイオンの试料表面にすると试料oo构成す测る原子と冲突、弾性散量乱されるエされるこエエエエエエエエエエエエエエエエエエエエエエエ试料构成する元素の组成や深さ方向の膜构成やるこぁが出来るです。 。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组み合わせると原子の结晶格子からのずれを调べることができ,结晶性の评価を行なうことが出来ます.RBS /チャネリング法では,结晶格子からのずれoos 的に评価でき、TEMなどの欠陥観察と并用することで详细な结晶性评価が可能となります

窒化ガリウム(GaN)的はパワーデバイスの材料として盛んに研究·开発が进められています。近年,氮化镓基板を用いた縦型バイポーラトランジスタの研究の中で镁のイオン注入でp型形成が试みられているが,镁が活性化しないなどの课题があります。ここでは,镁のイオン注入による的GaN结晶のダメージと热处理后のダメージの低减状态をラザフォード后方散乱分析(RBS)のチャネリング法により评価しました。チャネリング法は、He(ヘリ威威ム)イオンロ 结晶轴方向に沿って入射させることにより、结晶の乱れoo検出する可能すすすすすすすすすすすすすすすすすますすすすすイオン注入しアニール前后でのダメージooメ、SIMS分析によよま发としましま。

试料の概要

镁注入条件;
・エネルギー;150keV
・ドーズ量;1E16及び5E15at/cm2, アニール条件;
・1230℃,闷素香气分囲気,1

図1にチャネリング法によるRBSスペクトルを示す。注入直后では注入の卢比付近を最大として嘎の强度の増加がみられ,结晶ダメージが検出された。アニール试料では强度の减少が见られ,结晶の回复が确认された。Ga强度から欠陥の量oo算出した。(表1)

図2、3はSIMSによるMg分发と同时にプロットしたものである。SIMSでは、アールによりピークによるMg分发と同时にプロットしたものである。

图 1

图 1

表1

试料Ga缺陷
1E16注射2.40 + 17
1E16アニール1.00 + 17
5E15注射8.90 + 16
5E15アニール1.50 + 16

图 2

图 3

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