SIMS [Ben87] ist eine weltweit anerkannte und häufig verwendete
Meßmethode in der Halbleiterindustrie. Sie dient unter anderem zur
Bestimmung von Dotierstoffprofilen. Dabei wird die Probe in einer
Vakuumkammer mit einem Strahl aus primären -Ionen bombardiert, deren Energie von einigen keV möglichst
einheitlich sein muß. Dadurch werden aus den ersten paar Atomlagen der
Probe positiv oder negativ geladene sekundäre Teilchen
herausgeschlagen. Diese werden anschließend auf Grund ihres Verhältnisses
von Masse zu Ladung getrennt und mittels eines Teilchendetektors
registriert.
In Tabelle 6.1 sind einige typische Kenndaten für SIMS Analysen zusammengestellt.
Tabelle 6.1: Charakteristische Kenndaten fuer die SIMS Analyse.
Prozeßingenieure, Technologen und natürlich auch TCAD Entwickler sind auf die Zuverlässigkeit und Vorhersagekraft dieses Analyseverfahrens angewiesen, denn seine Ergebnisse tragen maßgeblich zur Optimierung eines Bauteilentwurfes und der Prozeßgrößen bei. Die Kalibrierung der physikalischen Modelle im Simulator wurde bereits angesprochen. Aus Tabelle 6.1 ist jedoch zu entnehmen, daß die Auflösung in lateraler Richtung alles andere als befriedigend ist, wenn man die heute gängigen Strukturen in der Größe von einigen hundert Nanometern bedenkt. Anders ausgedrückt kann mit den heute üblichen Geräten nur ein eindimensionales Dotierstoffprofil ermittelt werden.
Der industrielle Einsatz von Meßmethoden für die Bestimmung von mehrdimensionalen Konzentrationsprofilen ist noch nicht in Sicht, obwohl bereits zwei verschiedene Lösungsansätze publiziert wurden. In [vC94] wird versucht, die Dosisverteilung in lateraler Richtung zu ermitteln (,,Lateral-SIMS``), und in [Coo96] wird eine direkte zweidimensionale Quantifizierung der Dotierstoffprofile angestrebt (2-D SIMS). Die Ergebnisse der Monte Carlo Simulationen stimmen, wie in [Sim95a] gezeigt wird, gut mit einer Lateral-SIMS Messung überein. Voraussetzung ist allerdings, daß die exakte Implantationsgeometrie z.B. mit Hilfe einer TEM Messung ermittelt wurde.
Bei Verwendung von SIMS Daten sind folgende Punkte zu beachten: