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Analyse et technologie des surfaces
(5.14)
avec c i = (ρ/A) i : concentration atomique de l’impureté i [atomes/cm 3 ].
A:
masse atomique.
,
:
intensités mesurées en coups/s de la matrice M et de l’élément
i dans la matrice M, respectivement.
Les facteurs de sensibilité S i se trouvent par exemple chez Wilson et al. [5.5].
Le fait qu’ils varient fortement d’un élément à l’autre et que la matrice détermine le
rendement utile selon (5.5) rend la tâche difficile sauf dans le cas où la matrice est
connue et la concentration des atomes à déterminer est petite par rapport au nombre
d’atomes de la matrice (par ex. le cas d’une matrice d’un semiconducteur dopé). En
dehors de ces cas simples, on n’essaie pas de quantifier les résultats de l’analyse
SIMS. On travaillera le plus souvent sur la comparaison directe des résultats SIMS
entre échantillons proches (par ex. non traité et traité).
5.6 POSTIONISATION
Le point faible de l’analyse SIMS est la difficulté à quantifier les mesures, à
cause notamment de l’influence de la matrice. Pour répondre à cela, il faut postioniser les particules neutres dont le nombre est de plusieurs ordres de grandeur plus
important que le nombre des ions. Une postionisation par laser ou par un gaz d’électrons peut être appliquée. Dans ces cas, on parle de laser SNMS (Secondary Neutral
Mass Spectrometry) ou e-gas SNMS [5.9]. Le rendement utile Ÿ ± défini par (5.5) est
de 10 –6 à 10 –9 pour une postionisation par faisceau électronique avec un analyseur
quadrupolaire (§ 5.4.2) et de 10 –3 pour celle par un laser Excimer. Les deux ionisations sont appliquées d’une façon non résonante qui ne dépend pas de l’atome à
ioniser. Le laser permet d’ioniser les particules neutres par absorption de plusieurs
photons d’environ 5 eV par photon. Avec 2 photons, on ionise la plupart des éléments (sauf H, C, O, N, F, Cl, Br et les gaz rares) [5.10]. Ainsi, dans quelques cas
simples, on peut quantifier l’analyse SIMS-SNMS avec une très bonne sensibilité
(ppm-ppb), une bonne résolution latérale (d = 0,2-0,3 µm) et une bonne résolution
de masse (m/∆m > 3000). La postionisation résonante sera encore plus efficace
(rendement utile d’environ 0,1 à 1) mais moins pratique, parce que chaque atome,
molécule ou fragment demande une énergie d’ionisation spécifique. L’efficacité de
ces postionisations varie beaucoup entre les différentes types d’ionisation. Elle
n’est pas égale pour tous les éléments à cause du processus de postionisation et de la
structure électronique des éléments. La figure 5.11 montre la partie proche de
l’échantillon d’un système SNMS avec une postionisation par plasma froid. En
comparant avec la figure 5.7(b), on constate que la différence du principe entre un
S i
±
I M
±
I i M
,
±
--------- -c i
atomes
cm 3
---------------- -
=
I M
± I i M
,
±
Analyse et technologie des surfaces
(5.14)
avec c i = (ρ/A) i : concentration atomique de l’impureté i [atomes/cm 3 ].
A:
masse atomique.
,
:
intensités mesurées en coups/s de la matrice M et de l’élément
i dans la matrice M, respectivement.
Les facteurs de sensibilité S i se trouvent par exemple chez Wilson et al. [5.5].
Le fait qu’ils varient fortement d’un élément à l’autre et que la matrice détermine le
rendement utile selon (5.5) rend la tâche difficile sauf dans le cas où la matrice est
connue et la concentration des atomes à déterminer est petite par rapport au nombre
d’atomes de la matrice (par ex. le cas d’une matrice d’un semiconducteur dopé). En
dehors de ces cas simples, on n’essaie pas de quantifier les résultats de l’analyse
SIMS. On travaillera le plus souvent sur la comparaison directe des résultats SIMS
entre échantillons proches (par ex. non traité et traité).
5.6 POSTIONISATION
Le point faible de l’analyse SIMS est la difficulté à quantifier les mesures, à
cause notamment de l’influence de la matrice. Pour répondre à cela, il faut postioniser les particules neutres dont le nombre est de plusieurs ordres de grandeur plus
important que le nombre des ions. Une postionisation par laser ou par un gaz d’électrons peut être appliquée. Dans ces cas, on parle de laser SNMS (Secondary Neutral
Mass Spectrometry) ou e-gas SNMS [5.9]. Le rendement utile Ÿ ± défini par (5.5) est
de 10 –6 à 10 –9 pour une postionisation par faisceau électronique avec un analyseur
quadrupolaire (§ 5.4.2) et de 10 –3 pour celle par un laser Excimer. Les deux ionisations sont appliquées d’une façon non résonante qui ne dépend pas de l’atome à
ioniser. Le laser permet d’ioniser les particules neutres par absorption de plusieurs
photons d’environ 5 eV par photon. Avec 2 photons, on ionise la plupart des éléments (sauf H, C, O, N, F, Cl, Br et les gaz rares) [5.10]. Ainsi, dans quelques cas
simples, on peut quantifier l’analyse SIMS-SNMS avec une très bonne sensibilité
(ppm-ppb), une bonne résolution latérale (d = 0,2-0,3 µm) et une bonne résolution
de masse (m/∆m > 3000). La postionisation résonante sera encore plus efficace
(rendement utile d’environ 0,1 à 1) mais moins pratique, parce que chaque atome,
molécule ou fragment demande une énergie d’ionisation spécifique. L’efficacité de
ces postionisations varie beaucoup entre les différentes types d’ionisation. Elle
n’est pas égale pour tous les éléments à cause du processus de postionisation et de la
structure électronique des éléments. La figure 5.11 montre la partie proche de
l’échantillon d’un système SNMS avec une postionisation par plasma froid. En
comparant avec la figure 5.7(b), on constate que la différence du principe entre un
S i
±
I M
±
I i M
,
±
--------- -c i
atomes
cm 3
---------------- -
=
I M
± I i M
,
±