SIMS（Secondary Ion Mass Spectrometry：二次離子質譜分析）是以一次離子束照射晶圓表面進行濺射，對被撞出的二次離子進行質譜分析，以測定元素組成及深度方向雜質濃度分布的分析手法。在半導體領域，特別是摻雜物與微量雜質的分析上不可或缺。
最大的優勢是能以高靈敏度測定硼（B）、磷（P）、砷（As）等摻雜物低至ppm～ppb等級極低濃度的深度方向分布。由於是一邊以一次離子削除表面一邊測定，可得到深度分布，但須注意這是會消耗樣品的破壞性分析。
用途廣泛，包括離子佈植與擴散製程的製程管理、接面深度的確認、金屬與有機污染的解析、薄膜中的組成評估等。它是定量驗證摻雜物活化（dopant-activation）與離子佈植（ion-implantation）結果的標準手段。
XPS（X射線光電子能譜）與AES（歐傑電子能譜）主要觀察表面組成與化學狀態，SIMS的強項則是微量元素的深度分布。設備方面以CAMECA、ULVAC-PHI等廠商較為知名，廣泛用於半導體廠商與委託分析機構。搭配tem、afm等其他解析手法，便能理解失效分析與製程評估的體系。