Главная > Основы анализа поверхности и тонких пленок
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

11.7. Получение профилей концентрации с помощью оже-спектроскопии

Оже-электронная спектроскопия используется главным образом для определения состава тонких пленок и слоистых структур в виде функции от глубины. Общеупотребительная схема установки, показанная на рис. 11.8, состоит из электронной пушки, регистрирующей системы на ЦЗА, а также пушкн для ионного распыления. Оже-сигнал формируется в приповерхностной области образца , а ионное распыление обеспечивает послойные срезы, необходимые для анализа образцов по глубине. В лабораторных методиках распределения по глубине изображаются в виде зависимости амплитуды оже-сигнала от времени распыления. Для преобразования времени распыления в глубину, а амплитуды сигнала в концентрацию атомов необходимы дополнительные калибровки. Комбинация спектроскопии обратного резерфордовского рассеяния (RBS) и оже-электронной спектроскопии (AES) весьма полезна при таком исследовании распределения по глубине, так как RBS дает количественную информацию о глубинах и концентрациях большой массы без усложнений, вносимых перемешиванием при распылении. Как уже обсуждалось в гл. 4, ионное распыление вызывает изменение состава в поверхностном слое вследствие поверхностной сегрегации и преимущественного распыления. По сравнению с RBS оже-анализ с послойным распылением дает лучшее разрешение по глубине и чувствителен как к тяжелым, так и к легким элементам.

На рис. 11.14 показаны результаты, полученные измерениями RBS и AES для образца, приготовленного осаждением слоя никеля толщиной 1000 А на (рис. 11.14, а) и отжигом при температуре в течение 30 мин (рис. 11.14, б). В спектрах RBS для свеженапыленного образца сигнал налагается на сигнал от подложки . В спектре AES сигналы и Р имеют сравнимые высоты и могут быть легко разрешены. Длинный хвост сигнала никеля, тянущийся заметно дальше области границы раздела, явно является артефактом процесса распыления, поскольку граница раздела резкая, что можно заключить по заднему краю сигнала никеля в спектре обратного резерфордовского рассеяния. После отжига подложка частично вступает в реакцию с внешним слоем никеля на слое . Слой никеля и прореагировавший слой отчетливо видны в спектре AES, в котором отношение выходов равно . В спектре обратного рассеяния высоты сигналов приблизительно равны, что указывает на величину отношения равную около . Анализ спектров обратного рассеяния дает отношение , равное 0,5, величину весьма отличную от результата, полученного из данных AES для состава, обогащенного фосфором. Источником противоречия, возможно, являются преимущественное распыление и сегрегация. Область чистого никеля в прореагировавшей пленке лучше разрешается с помощью AES благодаря более высокому разрешению этого метода по глубине. Кроме того, AES позволяет определить наличие углерода и кислорода в области границы

Рис. 11.14. Сравнение спектров обратного рассеяния KRBS ионов с энергией 1,8 МэВ (слева) и зависимости AES-снгнала при возбуждении электронами с энергией (справа) пленки никеля толщиной 1000 А, осажденной на подложку сразу после напыления (а); после отжига при температуре в течение 30 мин (б). [A. Appelbaum, частное сообщение.]

раздела (на рисунке не показано), что нельзя сделать с помощью обратного резерфордовского рассеяния.

Одним из преимуществ оже-электронной спектроскопии является ее чувствительность к примесям с малой массой атома, таким как углерод или кислород, которые обычно загрязняют поверхности и границы раздела. Наличие этих загрязнений границы раздела играет разрушающую роль в реакциях в тонких пленках, замедляя взаимную диффузию. Деградация плоскостности тоикопленочных структур вследствие тепловой обработки часто связана непосредственно с этими загрязнениями. Наличие естественного окисла с толщиной около 15 А сразу же проявляется в глубинном профиле AES, показанном на рис. 11.15. Удаление этого естественного

Рис. 11.15. Изменение выхода оже-электронов с глубиной при распылении образца, содержащего область границы раздела пленки напыленной на поликристаллический кремний. 1 — сигнал кислорода в естественном окисле на границе раздела. 2 — предельный уровень регистрации [17].

слоя кислорода является решающим условием формирования тонкого однородного слоя окисла поверх слоев силицида таллия во время термического окисления. Наличие слоя естественного окисла замедляет высвобождение атомов из слоя поликристаллического кремния и приводит скорее к окислению всего слоя силицида таллия, чем к формированию слоя на поверхности. Использование оже-электронной спектроскопии в комбинации с послойным распылением является необходимой предпосылкой достижения чувствительности, позволяющей обнаруживать слои загрязнений, которые препятствуют реакциям в тонких пленках.

Многослойные пленки используются в интегральных схемах и оптических структурах, а также во многих областях физики твердого тела. Естественным приложением оже-электронной спектроскопии с послойным распылением является анализ таких структур.

На рис. 11.16 показаны оже-спектры послойного распыления тонкопленочной многослойной структуры , осажденной на кремниеную под-Ложку. Эта впечатляющая картина демонстрирует возможность оже-электронной спектроскопии в комбинации с распылением давать полуколичественный профиль распределения в многослойной пленке элементов, соседствующих в периодической таблице. Закругленность графиков на верхней части рис. «а» отражает нерегулярность поверхностной топологии, которая развивается во время распыления сканирующим пучком ионов с энергией 5 кэВ (см. гл. 4, а также [3]). В рассматриваемом примере неровность поверхности может быть минимизирована вращением образца (нижняя часть рис. 11.16) во время распыления.

В настоящее время современные научные лаборатории оснащаются целым набором установок для исследования изменения состава образцов с глубиной. Еслн встречается образец, состоящий из ряда слоев или тонких пленок и содержащий неизвестные примеси или загрязнения, то производящий анализ ученый использует весь набор методик, находящихся в его распоряжении. Оже-анализ с послойным распылением часто является отправной точкой первоначальных исследований.

Рис. 11.16. Распределение по глубине спектров AES при распылении многослойной тонкопленочной структуры , осажденной на кремниевую подложку. Верхний слой никеля имеет тощину около 250 А, а другие пленки имеют толщину около 500 А. Распыление выполнялось сканирующим пучком ионов с энергией 5 кэВ при неподвижном (а) и вращающемся (б) образцах. 1 — никель; 2 — хром; 3 — кремний [16].

1
Оглавление
email@scask.ru