Welches Verfahren eignet sich in der Fehleranalyse von Halbleitern am besten, um das Tiefenprofil der Dotierstoffkonzentration mit einer Empfindlichkeit im ppm- bis ppb-Bereich zu bestimmen?

Lösung: A. SIMS (Sekundärionen-Massenspektrometrie)

Bei der SIMS wird die Probenoberfläche mit Primärionen wie O₂⁺ oder Cs⁺ abgetragen, und die herausgeschlagenen Sekundärionen werden massenspektrometrisch analysiert. Viele Elemente lassen sich mit einer Empfindlichkeit von ppm bis ppb und einer Tiefenauflösung von wenigen nm messen; für Profile von Bor, Phosphor und Arsen in Silizium ist sie das Standardverfahren. Da Material abgetragen wird, ist sie zerstörend, und eine genaue Quantifizierung erfordert Referenzproben derselben Matrix. Die Nachweisgrenze der EDX liegt grob bei etwa 0,1 Massen-% und reicht für die Messung von Dotierstoffkonzentrationen nicht aus. Die XRD untersucht Kristallstruktur und Gitterkonstanten und kann Konzentrationsprofile von Spurenelementen nicht messen.