第7一№
硅中硼的SIMS定量分析
.查罄查良镇桂东王有政姜志雄邹庆生
(清华大学电子工程系北京100o84)
刘容V
(电子部第46研究所天津300192) QuantitativeSIMSAnalysisofBoroninSilicon
高中英语写作教学TV304l}2o.
明
QinChao,ChaLiangzhen,GuiDong,WangY ouzhen,JiangZhixiong,ZouQi ngsheng
(DepartmentofElectronicEngineering,TsinghuaUniwerai(v.Be~)ing,100 084)
LiuRong
(The46tAInstitute,JVh’nistrvofElectronicIndustry,Tianjin,300192) AbstractQuantitativeanalysisofBinSiatypica1fundamentalstudytopicfor SIMSIthasbeensdected asthefirstinternationalstandardtobeestablishedinS IMSareabyISO/I’C201
/9C6inthemiddle0f1990sIn accordancewiththestudiesonSIMSquantificationbyTsinghuaUniversitym llaboraredwiIhthelabsathome andabroadduringthepasttenmoreyears,thedevelopmentsonSIMSquantifi cationofBinSiareintroducedand
crlticallyreviewedInthispaper,theRSFmethod,referencematerialsofBinS, thefactorsaffectingqnantifica—
tlort,troamrobintestmsu|tsandtheappliemion0fer∞oematerialsfortestitagt detection[imi~0fSIMS
instrumentsarediseus.sedInthefirstISOroundrobinanalysis,therewere14b bstestedtheunknownBatomic
eoncentratloninSi~anpleunderpositivenlod~wlIhmagneticsectorbasedins trumentsintheworldTheaver
age
在网络暴力中捍卫自己valueofBaton~cconcentrationmeaslltX~is424X10a[(~M’crfl3Therelativ estandarddeviarioni88%.
Amongthem,ourresultsis458X10atones/era3. KeywordsSecondaryionlspectrometry,Relativesensitivityfactor,Quantita tivearia一
1ysis+Matrixeffect
摘要硅中硼的定量分析是二次离子质谱学中的一个典型基础研究课题.90年代中，国际标准化组 织选定它作为SIMS领域要建立的第一项国际标准.参照近十余年来
清华大学与国内卦有关实验室合作
开展的SIMS定量研究情况，本文介绍并评述了硅中硼SIMS定量分析的进展.讨论了相对灵敏度因子法,
硅中硼参考物质，影响定量分析的因素，巡回测试结果盈参考物质在标定SIMS仪器检测限的应用.在第 2011年华表奖一
次国际标准化组织巡回测试中，世界上共有14个实验室用磁二次离子质谱仪器在正离子模式下测试了
未知硅样品中硼的原子浓度，测得的平均值为4,24x10atoms/cr~3，相对标准偏差为8.8%.其中我们的 结果为4.58X10atoms/era3
关键词二次离子质谱望翌墨墼垦强
*车项目为国家自摈科学基金资助课题(69376006).
定量分析基体效应
费I
182真空科学与技术第18卷
纳米医药
1引言
二次离子质谱(sIMs)能分析全部元素，同位素以及化合物，具有很高的检测灵敏度，能
直接测量三维微区成分，已成为半导体杂质分析中不可缺少的手段.但由于二次离子发射
的影响困素十分复杂，特别是基体化学环境常对二次离子产额有强烈的影响，这种基体效应
(matrixeffect)使SIMS定量分析更加困难当前利用相对灵敏度因子(RSF)，通过与其化
学环境相同的参考物质(标样)进行对比测试，来实现SIMS定量分析是普遍采用的方法l】.
硼是控制硅器件电特性的主要掺杂元素，在半导体和电子工业中得到广泛的应用，因此
硅中硼的定量分析一直是典型的SIMS定量基础课题，不仅已在离子注人退火后杂质分布
等半导体领域中普遍应用，还广泛用于SIMS仪器最主要的综合总体指标——检测灵敏度
的标定.国际标准化组织(IsO)/表面化学分析技术委员会(TC201)/-次离子质谱分技术
委员会(sC6)于90年代中成立后，确定从硅中硼的SIMS定量分析人手，制定相关的第一
项SIMS定量标准，并于1995年组织了国际巡回测试，从而有力地推动了对这个课题更加
深人的研究.
我国是Is0/TC201/6有表决权的主要成员国(Pmember)之一，参加了I)组织的
国际巡回测试，并有两位学者分别参加了它的两个专家组本文参照九江px项目
近f多年来清华大学
与国内外有关实验室合作开展的SIMS定量研究情况，介绍并评述硅中硼SIMS定量分析
的进展
严密性试验2硅中硼的SIMS定量方法
在讨论硅中硼sIMs定量方法前，有必要先讨论几个常见且又容易混淆的术语，即含量
(content)，浓度(concentration)和原子密度(alomdensity).”含量”包括相对含量和绝对含
量，是比较笼统的术语”原子密度”指某元素在单位体积中所含的原子数，常用单位是
alorrl8/cm3，在SIMS中，常用它来表示定量校准后的测试结果.，概念很明确.在SIMS中
浓度”常指某成分的相对原子密度，这是无量纲的量，常用百分比,ppln(1O)或pph
(10)等表示，应该注意它和化学剂量学中的重量百分比及ppmw等的区别.特别需要
注意的是，到目前为止，很多涉及SIMS定量的文献中，还相当普遍地把atorns/cm3为单
位的原子密度也称为浓度，且都用符号c表示，尽管从量纲或单位上不难加以区分.
这些术语不明确和不统一的问题还经常可见，即使在制定ISO第一
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