114
Analyse et technologie des surfaces
une meilleure résolution en profondeur caractéristique permettant de distinguer
entre la couche d’oxyde de surface et la couche d’oxyde de surface et la couche
riche en Cr sur le substrat. Signalons que les profils AES et XPS montrent l’intensité
en fonction du temps de décapage t. En GDOES, la couche de chrome semble être
beaucoup plus importante que dans les deux autres profils. Une rédéposition de
chrome par le plasma pendant le décapage et un mixage des atomes de surface pourraient en être la cause. Comme l’illustre cet exemple, il manque une bonne résolution en profondeur en GDOES.
6.8 EXERCICES
6.8.1 Profil en profondeur d’une couche mince de 15 nm de Ta 2 O 5 sur Ta.
• Convertir le temps de décapage en épaisseur de l’oxyde de tantale.
• Calculer la largeur de l’interface (fig. 6.2).
6.8.2 Calculer la vitesse moyenne de décapage des 16 couches de Nickel et de
Chrome d’une épaisseur de 30 nm chacune (fig. 6.10(a)).
6.8.3 Quel est le rapport des rendements de décapage entre le platine et le tantale
pour un bombardement par ions d’Ar + accélérés par 1 keV?
6.8.4 Déterminer le rapport des vitesses de décapage entre SiO 2 et Ta 2 O 5 .
6.8.5 Quelle est la vitesse de décapage du cuivre des ions Ar + accélérés par 1 keV et
un angle θ = 0˚?
6.9 RÉSUMÉ
Les profils en profondeur permettent d’analyser des couches minces à partir de
la surface jusqu’à plusieurs dizaines de micromètres. On utilise soit un faisceau
d’ions balayant la zone d’analyse, soit un plasma pour le décapage ionique. La pulvérisation de la surface est par définition destructive et, en conséquence, la topographie et la composition peuvent être modifiées. Par le choix des paramètres du faisceau ionique (énergie, flux, angle d’incidence, masse, gaz...), on essaie d’optimiser
les conditions expérimentales pour obtenir de bonnes résolutions latérales et en profondeur couplées à une vitesse de décapage adaptée à l’épaisseur de la couche analysée. Tout type d’échantillon solide peut être mesuré grâce à un système de compensation de charge. Néanmoins, l’analyse des profils de polymères et de couches
organiques est difficile et presque impossible parce que les ions primaires pulvérisent l’échantillon et rompent les liaisons.
Dans le cas des spectroscopies AES et ESCA, la zone analysée est déterminée
par la profondeur d’échappement des électrons Auger et des photoélectrons émis de
Analyse et technologie des surfaces
une meilleure résolution en profondeur caractéristique permettant de distinguer
entre la couche d’oxyde de surface et la couche d’oxyde de surface et la couche
riche en Cr sur le substrat. Signalons que les profils AES et XPS montrent l’intensité
en fonction du temps de décapage t. En GDOES, la couche de chrome semble être
beaucoup plus importante que dans les deux autres profils. Une rédéposition de
chrome par le plasma pendant le décapage et un mixage des atomes de surface pourraient en être la cause. Comme l’illustre cet exemple, il manque une bonne résolution en profondeur en GDOES.
6.8 EXERCICES
6.8.1 Profil en profondeur d’une couche mince de 15 nm de Ta 2 O 5 sur Ta.
• Convertir le temps de décapage en épaisseur de l’oxyde de tantale.
• Calculer la largeur de l’interface (fig. 6.2).
6.8.2 Calculer la vitesse moyenne de décapage des 16 couches de Nickel et de
Chrome d’une épaisseur de 30 nm chacune (fig. 6.10(a)).
6.8.3 Quel est le rapport des rendements de décapage entre le platine et le tantale
pour un bombardement par ions d’Ar + accélérés par 1 keV?
6.8.4 Déterminer le rapport des vitesses de décapage entre SiO 2 et Ta 2 O 5 .
6.8.5 Quelle est la vitesse de décapage du cuivre des ions Ar + accélérés par 1 keV et
un angle θ = 0˚?
6.9 RÉSUMÉ
Les profils en profondeur permettent d’analyser des couches minces à partir de
la surface jusqu’à plusieurs dizaines de micromètres. On utilise soit un faisceau
d’ions balayant la zone d’analyse, soit un plasma pour le décapage ionique. La pulvérisation de la surface est par définition destructive et, en conséquence, la topographie et la composition peuvent être modifiées. Par le choix des paramètres du faisceau ionique (énergie, flux, angle d’incidence, masse, gaz...), on essaie d’optimiser
les conditions expérimentales pour obtenir de bonnes résolutions latérales et en profondeur couplées à une vitesse de décapage adaptée à l’épaisseur de la couche analysée. Tout type d’échantillon solide peut être mesuré grâce à un système de compensation de charge. Néanmoins, l’analyse des profils de polymères et de couches
organiques est difficile et presque impossible parce que les ions primaires pulvérisent l’échantillon et rompent les liaisons.
Dans le cas des spectroscopies AES et ESCA, la zone analysée est déterminée
par la profondeur d’échappement des électrons Auger et des photoélectrons émis de