软件|TOF-SIMS 软件SL中溅射计算器的利用

SurfaceLab软件的数据分析有三个程序模块：Spectra program、Profile program以及Image program。

Spectra program主要用于质谱数据的采集、显示和处理。

Profile program主要用于深度曲线数据的采集、显示和处理。

Image program主要用于离子成像数据的采集、显示和处理。

除此以外还有用于计算溅射的小工具——Calculator。如下图所示，有Depth Profile、Sputter/Analysis Ratio、Spectra/Imaging、Poisson Correct 四个模块。

本文将重点介绍Depth Profile和Sputter/Analysis Ratio两个模块。（其他两个模块较简单且利用不高，可参考help文件自行学习）

其中，Depth Profile用于计算溅射时间、深度、速率。Sputter/Analysis Ratio用于计算溅射分析效率比。为了模拟计算上述数据，还需要用到一个Element Information工具。

下文将分为Element Information工具、Depth Profile、Sputter/Analysis Ratio三个部分进行介绍。

该工具显示元素周期表和 SIMS 有关各元素的附加信息。如下图所示：

点击周期表中的元素符号，就可以选择一种元素。

元素物理性质的信息摘要显示在左下方。Polarity hint表明该元素二次离子的主要极性为正或负。右侧显示所选元素的同位素及其相对丰度。

元素的溅射产额计算显示在对话框底部。用户可以在此输入溅射束离子种类、能量和入射角。溅射产额信息在对剖面进行深度校准时非常有用。

该功能用于粗略估算纯物质的溅射时间、深度、速率。需要输入相应的信息。

① 样品信息：

Density：目标物质的原子密度，默认为纯物质。查看Element Information工具获得。

Sputter Yield：目标物质的溅射产额，默认为纯物质。在Element Information工具输入相应的溅射条件（离子种类和能量以及入射角）获得。

② 溅射源参数

溅射面积：输入边长，默认为正方形。

溅射束流：需要提前测好目标束流。

该计算结果仅供参考，若需要更为精确的溅射速率和深度，可以通过实测溅射坑的深度获得。

示例：硅片，氧源溅射，能量1keV，溅射区域300×300um，溅射束流100nA，溅射时长300s。

根据Element Information工具查得Density为5e22 at/cm³，Sputter Yield为1.07。

计算得到，溅射深度为44.52nm，溅射速率为0.1484nm/s。

Sputter/Analysis Ratio用于计算溅射分析效率比。该比例决定了溅射的深度分辨率和灵敏度，数值越大越好，且要尽量大于200。

如下图所示，Sputter/Analysis Ratio比值为800（蓝色曲线）时，明显深度分辨率和灵敏度更佳。

我们可以在测试样品之前，利用此功能计算出更为合适的溅射条件，以获得良好的深度分辨率和灵敏度。需要注意的是，该溅射分析效率比更适用于膜层结构，对于半导体中的离子掺杂可以忽略此比值的影响。

要计算Sputter/Analysis Ratio，需要在窗口中输入相应的条件。

① 溅射条件

溅射范围：溅射边长，默认为正方形。

溅射束流：实测的溅射枪的目标束流。

溅射产额：目标物质的溅射产额，默认为纯物质。在Element Information工具输入相应的溅射条件（离子种类和能量以及入射角）获得。

②分析条件

分析范围：溅射边长，默认为正方形。

分析束流：实测的溅射枪的目标束流。

分析枪溅射产额：目标物质的溅射产额，默认为纯物质。在Element Information工具输入相应的溅射条件（离子种类和能量以及入射角）获得。

示例：硅片，氧源溅射，能量1keV，溅射区域300×300um，溅射束流100nA，分析束流1pA，分析能量30keV。

根据Element Information工具查得Density为5e22 at/cm³，溅射枪的Sputter Yield为1.07，分析枪的溅射产额为5.83。

计算得到，Sputter/Analysis Ratio为 2039.261，如下图所示。