Page 29 - 縱橫半導體檢測—TOF-SIMS扮演要角

難度。TOF-SIMS由於能夠控制 較低的一次離子入射能量至數百 電子伏特，因此比起四極式質譜 儀(Quadrupole-SIMS)，更適合 超淺接面摻雜(Ultra-Shallow Junction Doping)的分析。圖6 是將BF2摻雜物以4keV入射能量 植入矽晶圓後，以TOF-SIMS分析 硼(B)元素的縱深分佈圖，可以清 楚觀察到硼訊號在對應距離表面 2.7nm處有一個明顯的峰值，硼 的佈植輪廓(Doping Profile)也 非常完整，這些都是在調整佈植 參數時非常重要的參考資料。
3D感測系統應用已逐步應 用在人類生活之中，常見的如智 慧型手機的人臉辨識、虛擬實境 (Virtual Reality，VR)、擴增實 境(Augmented Reality，AR)， 乃至元宇宙(Metaverse)生態系 所需要的虛擬世界互動需求，另 外還有無人載具、工業機器人、 自駕車、安全監控與遠端醫療照 護等領域。3D感測器就好比是人 類的視覺感官，其中用來產生紅 外光的高功率垂直共振腔面射型 雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，就是 感測系統的關鍵元件。VCSEL一 次產生數萬個光點投射到待測 物，由相機接收含有深度資訊的 反射陣列光點訊號，經處理器轉 換成待測物體表面的輪廓形貌， 是目前在IC元件、LED元件之外， 化合物半導體產業的另一個重點 開發的元件。
圖7:VCSEL結構主成份的TOF-SIMS縱深圖(左)與TOF-SIMS 3D立體影像圖(右)。
COVER STORY
VCSEL成份縱深分佈
圖7(左)是利用TOF-SIMS的 縱深分析模式(Depth Profile)來 解析VCSEL主成份，可以清楚看 到銦(In)、鋁(Al)、鎵(Ga)、砷(As) 各個元素從樣品表面到GaAs襯 底的分佈深度與各層厚度，也包 含p-DBR (p-type Distributed Bragg Reflector)、MQW (Multiple-Quantum Well， 多重量子阱)與n-DBR (n-type Distributed Bragg Reflector) 結構的砷化鎵鋁AlxGa1-xAs成份 變化。
的空間分佈上提供了更直觀的觀 察資訊。
圖7(右)則是將TOF-SIMS 縱深分析圖的深度與Al、Ga元 素進行3D圖轉換(3D Overlay Image)，紅色與綠色交錯分佈能 夠精細地展現出每層數十奈米的 Al、Ga空間分佈資訊。在結合了 空間解析度與縱深解析度的資料 之後，TOF-SIMS能夠勾繪出3D 成份分析的立體圖，在解構物質
TOF-SIMS可以分析所有的導 體、半導體、絕緣材料，也同樣具 備質譜儀的「全週期表」元素分 析特色，以及ppm等級的偵測靈 敏度。除此之外，TOF-SIMS的橫 向空間解析度達50nm，縱深分 析解析力可達0.1nm，非常適合 超淺接面、多層膜結構、微量摻雜 及有機無機異物的分析，補足XPS 或FT-IR分析技術上偵測極限的範 圍。而TOF-SIMS可以同時兼顧靈 敏度與解析度的優點，近年來更 被廣泛運用許多類型的分析上， 閎康科技為了服務眾多客戶的分 析需求，引進最新款的M6 Plus 機型，期望能夠與目前的磁偏式 及四極式質譜儀，提供業界更完 整的分析服務。 閎康科技:https://www.ma- tek.com/zh-TW
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