什麼是SIMS（二次離子質譜法）
以一次離子濺射試樣表面，同時對射出的二次離子進行質量分析的方法。能以ppm〜ppb的靈敏度量測摻雜物等微量元素的縱深分布。
日文名稱: SIMS(二次イオン質量分析法)
「SIMS（二次離子質譜法）」出現在1領域的1道練習題中（材料分析(SEM、TEM、XRD、XPS)等）。
這個名詞所屬的領域: 材料分析(SEM、TEM、XRD、XPS)
濺射與二次離子
SIMS以加速到數百eV〜數十keV的一次離子撞擊試樣，把表面的原子撞出（濺射）。被撞出的粒子中，只有極少部分成為離子，以質譜儀計數這些離子，就能分辨元素與同位素。容易成為正離子的B、Al、Na等使用氧離子（O₂⁺），容易成為負離子的P、As、O、C、H等使用銫離子（Cs⁺）撞擊，可提高離子化的比例，使靈敏度變高。能從氫到重元素、連同位素一起區分量測，是它的一大特徵。
動態SIMS與靜態SIMS
量測半導體中摻雜物縱深分布的，是照射大量一次離子、持續削去試樣的動態SIMS。量測後以探針式輪廓儀量測坑洞的深度，假設濺射速率固定，把時間換算成深度。另一方面，靜態SIMS是以一次離子只撞到最表面原子約1%以下的少量條件量測的方法，與飛行時間式（TOF-SIMS）質譜儀組合，由最表面分子的碎片調查有機物的汙染或表面處理的狀態。即使原理相同，使用方式也依想知道的資訊而大不相同。
定量的困難：基質效應
成為二次離子的比例，不只依元素相差好幾個數量級，也會因周圍基材的組成而大幅改變（基質效應）。因此只憑訊號強度無法換算成濃度，必須量測以離子佈植等方式在相同基材中加入已知量元素的標準樣品，事先求出相對靈敏度因子。矽的原子密度約為5×10²² cm⁻³，因此1 ppb相當於約5×10¹³ cm⁻³。在SiO₂/Si界面這類基材改變的地方，容易出現表觀濃度的階差，需要注意。
質量的重疊與深度解析度
在質譜分析中，有時會有質量數相同的其他離子重疊。矽中磷的 ³¹P⁻ 與 ³⁰Si¹H⁻ 的質量差只有約0.008，要分開需要 M/ΔM 約4000的質量解析度。對策是使用質量解析度高的儀器，或以別的分子離子形式偵測等。在深度方向，一次離子把表面原子推向深處的原子混合，會使分布變得平緩，因此量測淺接面時，要降低一次離子的能量以提高深度解析度。陡峭的分布是否真實，要改變條件加以確認。
練習SIMS（二次離子質譜法）的題目
在半導體失效分析中，要以ppm〜ppb等級的靈敏度調查摻雜物的縱深濃度分布，最適合的方法為下列何者？
- ASIMS（二次離子質譜法）
- BEDS（能量散布式X光能譜法）
- CXRD（X光繞射）
常見問題
SIMS的偵測下限大約多少？
依元素與條件而定，對矽中的硼等可量測到10¹³〜10¹⁴ cm⁻³ 左右，也就是ppb的範圍。氫、碳、氧這類儀器中也存在的元素，會受殘留氣體的影響而使下限變高。
SIMS是非破壞分析嗎？
不是，它是一邊削去試樣一邊量測的破壞分析，分析過的部分無法復原。不過靜態SIMS只削去最表面的極少部分，因此能在接近非破壞的條件下調查表面。
SIMS與XPS有什麼不同？
SIMS的靈敏度高達ppm〜ppb，也能量測縱深分布與同位素，但定量需要標準樣品。XPS的靈敏度約為0.1 at%，但能得知化學狀態，不用標準樣品也能做半定量。
解析中的「SIMS（二次離子質譜法）」
SIMS是以O₂⁺或Cs⁺等一次離子濺射試樣表面，同時對被撞出的二次離子進行質量分析的方法。
在半導體失效分析中，要以ppm〜ppb等級的靈敏度調查摻雜物的縱深濃度分布，最適合的方法為下列何者？
出現「SIMS（二次離子質譜法）」的題目（1題）
相關名詞
EDS（能量散布式X光能譜法） XRD（X光繞射） 布拉格定律 消光規則 謝樂公式 SEM（掃描式電子顯微鏡） XPS（X光光電子能譜法）