Spectrométries ioniques
93
En analyse qualitative, la sensibilité du SIMS est supérieure aux spectroscopies électroniques – entre ppm d’une monocouche (TOF-SIMS) et ppb d’une
monocouche (SIMS dynamique), mais tout dépend des ions primaires utilisés (Ar,
O, Cs, Ga...) et des effets de matrice.
Pour certaines applications (par exemple en microélectronique), on peut utiliser des facteurs de sensibilité relatifs pour l’analyse quantitative. Cependant, l’analyse reste semi-quantitative. Le rendement de pulvérisation Y M et le taux d’ionisation
ne sont connus que pour des éléments purs.
Les modes d’utilisation (spectres de masse, cartes de distribution et profils)
demandent des systèmes de mesure adaptés aux besoins pour optimiser l’analyse.
La résolution latérale (inférieure au micromètre avec une source Ga + ), le rendement
de pulvérisation et la résolution de masse peuvent varier en fonction des différents
modes. La résolution de masse est une fonction de l’analyseur utilisé, mais peut
atteindre m/∆m = 10 000 pour m ≈ 100.
Les principales applications portent sur les analyses qualitatives (fingerprint
spectra) des isolants et conducteurs avec une sensibilité nettement inférieure à une
monocouche (<< 10 –15 particules/cm 2 ). Ses champs d’application s’étendent aux
semiconducteurs (SIMS dynamique), aux polymères, céramiques et biomatériaux
(TOF-SIMS) ainsi qu’à tous les domaines des matériaux qui nécessitent une sensibilité extrême. L’inconvénient est l’absence d’une analyse quantitative sauf pour les
semiconducteurs.
5.11 BIBLIOGRAPHIE
Générale
A. BENNINGHOVEN, F.G. RÜDENAUER et H.W. WERNER, Seconday Ion Mass Spectrometry Basic
Concepts, Instrumental Aspects, Applications and Trends, John Wiley & Sons, New York, 1987.
J.P. EBERHART, Analyse structurale et chimique des matériaux, Dunod, Paris, 1989.
R.G. WILSON, F.A. STEVIE et C.W. MAGEE, Secondary Ion Mass Spectrometry – A Practical Handbook for Depth Profiling and Bulk Impurity Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1989.
J. RIVIÈRE, Surface Analytical Techniques, Clarendon Press, Oxford, 1990.
D. BRIGGS et M.P. SEAH, Practical Surface Analysis, Vol. 2 Ion and Neutral Mass Spectroscopy, John
Wiley & Sons, Chichester, 1992.
J.C. VICKERMAN et A.W. SWIFT, «Secondary Ion Mass Spectrometry », in Surface Analysis – The
Principal Techniques, J.C. Vickerman ed., John Wiley & Sons, Chichester, pp. 135-214, 1997.
R.K. MARCUS, ed. Glow Discharge Spectroscopies, New York, Plenum Press, 1993.
R. PAYLING, D.G. JONES et A. BENGTSON, eds., Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy, John
Wiley & Sons, Chichester, 1997.
Références
[5.1] BERTRAND P. et L.-T. WENG, «Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry
(ToF-SIMS)», Mikrochim. Acta (suppl.), 13, pp. 167-182, 1996.
[5.2] SIGMUND P., «Sputter Theory I», Phys. Rev., 184, p. 383, 1969.
γ A
±
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En analyse qualitative, la sensibilité du SIMS est supérieure aux spectroscopies électroniques – entre ppm d’une monocouche (TOF-SIMS) et ppb d’une
monocouche (SIMS dynamique), mais tout dépend des ions primaires utilisés (Ar,
O, Cs, Ga...) et des effets de matrice.
Pour certaines applications (par exemple en microélectronique), on peut utiliser des facteurs de sensibilité relatifs pour l’analyse quantitative. Cependant, l’analyse reste semi-quantitative. Le rendement de pulvérisation Y M et le taux d’ionisation
ne sont connus que pour des éléments purs.
Les modes d’utilisation (spectres de masse, cartes de distribution et profils)
demandent des systèmes de mesure adaptés aux besoins pour optimiser l’analyse.
La résolution latérale (inférieure au micromètre avec une source Ga + ), le rendement
de pulvérisation et la résolution de masse peuvent varier en fonction des différents
modes. La résolution de masse est une fonction de l’analyseur utilisé, mais peut
atteindre m/∆m = 10 000 pour m ≈ 100.
Les principales applications portent sur les analyses qualitatives (fingerprint
spectra) des isolants et conducteurs avec une sensibilité nettement inférieure à une
monocouche (<< 10 –15 particules/cm 2 ). Ses champs d’application s’étendent aux
semiconducteurs (SIMS dynamique), aux polymères, céramiques et biomatériaux
(TOF-SIMS) ainsi qu’à tous les domaines des matériaux qui nécessitent une sensibilité extrême. L’inconvénient est l’absence d’une analyse quantitative sauf pour les
semiconducteurs.
5.11 BIBLIOGRAPHIE
Générale
A. BENNINGHOVEN, F.G. RÜDENAUER et H.W. WERNER, Seconday Ion Mass Spectrometry Basic
Concepts, Instrumental Aspects, Applications and Trends, John Wiley & Sons, New York, 1987.
J.P. EBERHART, Analyse structurale et chimique des matériaux, Dunod, Paris, 1989.
R.G. WILSON, F.A. STEVIE et C.W. MAGEE, Secondary Ion Mass Spectrometry – A Practical Handbook for Depth Profiling and Bulk Impurity Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1989.
J. RIVIÈRE, Surface Analytical Techniques, Clarendon Press, Oxford, 1990.
D. BRIGGS et M.P. SEAH, Practical Surface Analysis, Vol. 2 Ion and Neutral Mass Spectroscopy, John
Wiley & Sons, Chichester, 1992.
J.C. VICKERMAN et A.W. SWIFT, «Secondary Ion Mass Spectrometry », in Surface Analysis – The
Principal Techniques, J.C. Vickerman ed., John Wiley & Sons, Chichester, pp. 135-214, 1997.
R.K. MARCUS, ed. Glow Discharge Spectroscopies, New York, Plenum Press, 1993.
R. PAYLING, D.G. JONES et A. BENGTSON, eds., Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy, John
Wiley & Sons, Chichester, 1997.
Références
[5.1] BERTRAND P. et L.-T. WENG, «Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry
(ToF-SIMS)», Mikrochim. Acta (suppl.), 13, pp. 167-182, 1996.
[5.2] SIGMUND P., «Sputter Theory I», Phys. Rev., 184, p. 383, 1969.
γ A
±