从XPS重建浓度深度谱

XPS用于从表面的最上面的10nm获得定性化学数据分层薄膜材料的化学。欧洲杯足球竞彩我们说明了角度分辨XP的更具表面敏感的方法如何用于仅探测材料的最顶层1-3 nm。表明表面污染的去除会影响随后的最大熵方法（MEM）重建深度分布，使用气体聚类离子源（GCIS）的温和溅射清洁，提高了层结构的解密。

介绍

在许多行业中，薄膜技术应用具有商业重要性，并且通常用于影响散装材料的物理和化学性质。欧洲杯足球竞彩在与IMEC合作中，我们展示了使用用于栅极氧化物结构的模型系统的层状薄膜和超薄膜涂层的多技术研究。

技术的组合允许人们了解材料组合物以及化学和化学计量中的微妙差异可以影响基质性质以提高其施加特异性。

角度分辨X射线光电子能谱（ARXPS）通常用于分析薄膜。然而，难以确定从该数据构造重建深度分布的元素的深度分布是困难的。建立的最大熵建模（MEM）方法可以通过提高薄膜中的测量元素和化学状态深度分布的置信度来解决这个问题。

这里我们详细介绍了一种标准方法来表征真实寿命薄膜材料，还可以通过使用气体聚类离子源（GCIS）除去不定数碳覆盖器来研究计算的MEM模型配合的污染效果，并通过REACQUECING ARXPS数据来研究。

实验

使用装配有簇离子源的最先进的轴光谱仪，分析了层状薄膜材料。欧洲杯足球竞彩为了减轻光电子的丧失和随后的电荷积聚，使用了共轴电荷中和剂。对于每个元素，在0到1350eV的相当能量范围内获得测量光谱，而在小的能量范围内获得具有高分辨率的光谱。

对于分层薄膜材料，数据分析是通过在技术的采样欧洲杯足球竞彩深度内的若干层的信号中存在信号。ARXPS探讨了光电峰值强度的变化，带有放牧角度和MEM提供数据评估方法，是一种使用简单统计模型来定量分析的建立方法。为了便于使用，它将其纳入逃生软件，并在最近的工作后K. Macak¹，这允许添加重要参数来优化MEM模型配合，例如化学计量，密度和层的数量/厚度。

该参数在层状薄膜材料中是重要的，因为它们允许一个适合具有不同组成和密度的元素的不同化学状态，而不是在欧洲杯足球竞彩整个层中推测规律性。在具有重复的样品中，相同层或当存在具有不同化学状态的相同元件的层时，例如Si衬底和SiO₂在这些情况下看到的层，这是至关重要的。

可以使用GCI的簇大小和加速电压欧洲杯足球竞彩的组合而没有对表面的任何化学损坏的溅射清洁或深度的溅射清洁或深度。为了去除表面污染，GCIS与5 keV AR一起使用_2000年⁺，为温和溅射清洁提供低蚀刻速率。

结果和讨论

理想的参考样本

由IMEC提供，理想的薄膜参考样品主要用于创造和改进标准分析工作流程。由T. Conard等人制备和特征²并且具有良好确定的分层结构，该样品在硅衬底上在1nM氧化硅上包含2nM氧化铪。达到的调查谱如预期的那样，但由于不定数碳污染而展示了C 1S峰。

图1。ARXPS SI 2P光谱是理想参考样品（如收到的）。

为了确定元素和化学状态浓度作为深度的函数，进行ARXPS实验。图1显示了用于理想参考样品的ARXPS SI 2P光谱，其中SIO₂峰值随着放牧角度而增加，如图所示。在与该薄膜样品的预期层厚度一致的同时，由MEM的得到的模型适合提供计算的重组浓度深度分布。

图2。MEM模型适合理想的参考样品（如收到的）。

分析的MEM模型适应性是不定碳的污染复杂的。用于去除碳污染的必要性没有造成伤害对于基材，使用5 kev ar清洁样品_2000年⁺大，低能量集群。由簇离子造成的化学损伤与单体离子相反，如图3所示，如图3所示，它比较（蓝色）之前和（红色）氩气清洗的HF 4F光谱，用0.5 keV Monatomic和5 kev Ar进行比较_2000年⁺群集模式。

由于HF 4F光谱在清洁之前和之后看起来相同，而5 kev ar_2000年⁺群集模式不会对基板造成损坏。相反，0.5 kev ar⁺单体模式，显然损坏基板，因为在用低能量单体模式操作时，即使HF 4F光谱也显着变化。

图3。HF 4F光谱预（蓝色）和（红色）清洁与0.5 kev ar的比较⁺单声道和5 kev ar_2000年⁺群集模式。

碳污染的消除通过一个调查谱确定，然后重复ARXPS实验。如图4所示，得到的MEM模型拟合结果显示了碳覆盖层的去除，计算a重建深度剖面与该薄膜材料突出的那一致的层厚度达成一致。

图4。MEM模型拟合与GCIS的CLU之三清洗后理想的参考样本。

更复杂的参考样本

由于理想参考样品的分析和表征工作流程的成功，它被应用到稍微复杂的参考样品与补充氧化硅层。由T. Conard等人制作，²明确定义的层状薄膜结构包括1nm SiO₂/ 2 nm hfo₂/ 1nm sio₂/ Si衬底。获得的所得调查谱预期，但由于碳污染而再次表现出C 1S峰。

为了确定作为深度函数的元素和化学状态浓度，执行ARXPS实验，图5显示了该更复杂，理想的参考样品的ARXPS Si 2P光谱。在这里，正如预期的那样，SIO₂峰值随着放牧角度而增加，而元素Si峰值在降低信息深度时降低。

图5。ARXPS SI 2P光谱，用于更复杂的理想参考样品（如收到的）。

如图6所示，来自MEM软件的后续模型适合提供了计算的重建浓度深度分布，适当地模拟两个相同的SIO₂层。由于仅在初始放牧角度下具有该更深层的光谱信息，因此适用于两个SIO的更深的拟合₂层。

从更深的SiO获得更多信号₂在ARXPS实验的更加放牧角度和改善MEM模型拟合的过程中，使用GCIS的1nm厚的碳覆盖层的温和除去极为有益。

图6。MEM模型适合更复杂的想法参考SAM-PLE（如收到的）。

类似于之前，使用GCIS使用低能量，大型簇5 kev AR除去不定碳覆盖器_2000年⁺通过调查谱证实了模式和碳污染的去除;再次重复ARXPS实验。

如图7所定义的所得MEM模型配合揭示了碳覆盖层的去除，从而计算重建的深度曲线，以使层厚度与该薄膜材料的预期相一致。总体而言，特别是在更深的SiO中₂接口，提高MEM模型拟合。

图7。MEM模型适用于使用GCIS群集清洁后更复杂的理想参考样品。

该标准分析工作流程在表征两个含有层状薄膜的样品时伴随着成功。因此，可以自信地用作分析现实寿命薄膜材料的程序。欧洲杯足球竞彩

结论

要表征理想的参考薄膜材料，用作栅极氧化物的模型结构，欧洲杯足球竞彩XPS.利用。常规单色AlkαX射线的采样深度通常被引用至10nm，其可以使用ARXPS降低至1-3nm。MEM用于确定来自所得到的角度解析数据的重建深度分布。发现这与通过这些薄膜材料的互补技术确定的层厚度一致。欧洲杯足球竞彩

该分析工作流程的成功使开发成为一种标准方案，以分析现实生活材料，并确保薄膜测量元素和化学状态深度分布的置信度。欧洲杯足球竞彩发现使用GCI的温和清洁去除污染物，以大大改善所得到的MEM模型拟合，最值得注意的是，对于信息被限制在初始的，较少的放牧角度的深层。

参考和进一步阅读

1. K.Macak，表面和界面分析，2011,43,1581-1604。
2. T. Conard等，中国真空科技杂志A，2012,30,031509。欧洲杯线上买球

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