Горячев А.В.   Дудин А.А.   Кириленко Е.П.   Рудаков Г.А.  

Анализ межслойных границ раздела тонких пленок Ti и его соединений методом оже-электронной спектроскопии

Докладчик: Горячев А.В.

С уменьшением толщины функциональных слоев в микро- и наноэлектронных изделиях обостряется проблема влияния границы раздела пленка/подложка или пленка/пленка, толщина которой становится сравнимой с толщиной осажденного слоя, на конечные свойства структуры. В настоящей работе приведены результаты профильного анализа тонких пленок Ti и его соединений методом оже-электронной спектроскопии (ОЭС) и предложен алгоритм количественного расчета элементного состава с учетом химических связей. Пленки Ti и его соединений (TiO2, TiN) были получены методами магнетронного напыления и атомно-слоевого осаждения (АСО). В качестве подложек использовались чистые пластины монокристаллического кремния и с термически выращенным SiO2. Метод ОЭС позволяет обеспечить разрешение по глубине анализа от 0,5 до 3нм, что широко используется для количественного определения атомных концентраций элементов как в тонких слоях, так и на границах раздела. Это обусловлено природой оже процесса и длиной свободного пробега электронов с энергией до 2500 эВ в веществе [1]. Расчет концентраций проводился по методу коэффициентов элементной чувствительности (КЭЧ) [2]. На эталонных объемных образцах Ti, TiO2, TiN и TiSi2 были получены и занесены в базу данных эталонные оже-спектры (рис. 1), которые использовались для факторного анализа [3] спектров исследуемых образцов. КЭЧ Ti в разных соединениях вычислялись из профильного анализа пленок Ti, TiO2 и TiN на Si из предположения постоянства суммы интенсивностей, скорректированных на коэффициент элементной чувствительности [4]. КЭЧ Ti в TiSi2 определялся из профильного анализа пленки Ti на Si после отжига в вакууме, т.к. был обнаружен участок на распределении, который и по форме пика Ti, и по соотношению интенсивностей пиков Ti/Si соответствует TiSi2. На рис. 2 приведены результаты профильного анализа пленки TiOх, полученной методом АСО на подложке Si.
  

Литература

1. S. Hofmann. // Auger-and X-ray photoelectron spectroscopy, in MaterialsScience. New York: Springer Verlag Heidelberg, London: Dordrecht, 2013, P.297–408, Chap. 7: Quantitative Compositional Depth Profiling.
2. K.D.Childs et al. Handbook of Auger Electron Spectroscopy, 3rd edition // Physical Electronics inc., Eden Prarie, Minn, 1995
3. Ю. Б. Монахова, С. П. Муштакова. // Журнал аналитической химии. 2012, том 67, № 12, с. 1044-1051.
4. А.В. Горячев, А.А. Дудин, Е.П. Кириленко, Е.М. Еганова, и А.Н. Тарасенков. Исследование элементного состава пленок TaOx методом ОЭС // Актуальные проблемы физики твердого тела. Сборник докладов Х Международной научной конференции 22 – 26 мая 2023 г., Минск.


К списку докладов