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Fresenius' Zeitschrift für analytische Chemie

, Volume 314, Issue 3, pp 215–219 | Cite as

Quantitative Erfassung des Ionenstrahleinflusses beim Sputtering von Oxidschichten mit AES und XPS

  • S. Hofmann
  • J. M. Sanz
Originalmitteilungen bzw. Kurzfassungen der Vorträge

Zusammenfassung

Durch Ionenbeschuß wird bei vielen Metalloxiden eine an Sauerstoff verarmte, dünne Oberflächenschicht über dem stöchiometrischen Oxid aufgebaut, deren Charakterisierung mit Hilfe quantitativer AES und XPS gezeigt wird: Aus den Intensitätsverhältnissen unter Berücksichtigung der mittleren Elektronenaustrittstiefe kann das Molenbruchverhältnis Metall/Sauerstoff als Funktion der Schichtdicke erhalten werden. Diese wird durch Variation der effektiven Austrittstiefe (Emissionswinkelvariation) ermittelt. Aus der chemischen Verschiebung der XPS-Peaks des Metalls können Oxide niedrigerer Wertigkeitsstufen nachgewiesen und aus den zugehörigen Peakflächen deren Mengenanteil bestimmt werden. Am Beispiel von anodisch oxidiertem Ta2O5 (Dicke: 30 nm) unter Beschüß mit 3 keV Ar+-Ionen wurden folgende Ergebnisse erhalten: Die Dicke der gestörten Schicht beträgt 2,5±0,7 nm bei 20 At.-% Sauerstoff-Verlust (XTa = 0,5), wobei eine Reduktion bis zum metallischen Ta festgestellt wird, das neben den Oxiden TaO und TaO2 vorliegt.

Quantitative evaluation of the ion-beam effect during sputtering of oxide layers using AES and XPS

Summary

During ion bombardment of many metallic oxides a thin oxygen depleted layer is built up on top of the stoichiometric oxide. The characterisation of this layer is demonstrated using quantitative AES and XPS: Based on the mean electron escape depth, the mole fractions of metal and oxygen are derived from the intensity ratio as a function of the layer thickness. The latter is determined by variation of the effective escape depth (emission angle variation). From the chemical shift of the metal XPS peaks lower oxides can be detected, with the respective peak areas giving their concentration. The example of anodic Ta2O5 (30 nm thickness) yields the following results with 3 keV Ar+ bombardment: The thickness of the altered layer with 20 at.-% oxygen loss (XTa = 0.5) is 2.5±0.7 nm, and the reduction proceeds to metallic Ta, which is present besides the oxides TaO and TaO2.

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Literatur

  1. 1.
    Hofmann S (1980) Interface Anal 2:148Google Scholar
  2. 2.
    Hofmann S (1981) Analusis 9:181Google Scholar
  3. 3.
    Mathieu HJ, Landolt D (1977) Proc 7th Int Vac Congr and 3rd Int Conf Sol Surf, Vienna, p 2033Google Scholar
  4. 4.
    Schoof H, Oechsner H (1980) Proc 4th Int Conf Sol Surf and 3rd ECOSS, Cannes, Vol II: 1291Google Scholar
  5. 5.
    Holm R, Storp S (1977) Appl Phys 12:101Google Scholar
  6. 6.
    Seah MP, Dench WA (1979) Surf Interface Anal 1:2Google Scholar
  7. 7.
    Hofmann S (1977) Mikrochim Acta Suppl 7:108Google Scholar
  8. 8.
    Hofmann S, Erlewein J (1979) Mikrochim Acta 65Google Scholar
  9. 9.
    Hofmann S, Sanz JM to be published in: Trace and Microprobe TechniquesGoogle Scholar
  10. 10.
    Holloway PH, Nelson GC (1979) J Vac Sci Technol 16:793Google Scholar
  11. 11.
    Ebel MF (1978) J Electron Spectr Rel Phen 14:287Google Scholar
  12. 12.
    Anderson J, Lapeyre GJ (1976) Phys Rev Lett 36:376Google Scholar
  13. 13.
    Hofmann S, Thomas III, JH, to be published in: (1982) J Vac Sci TechnolGoogle Scholar
  14. 14.
    Taglauer E, Heiland W (1978) Appl Phys Lett 33:950Google Scholar
  15. 15.
    Ashley JC, Tung CJ (1982) Surf Interface Anal 4:52Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1983

Authors and Affiliations

  • S. Hofmann
    • 1
  • J. M. Sanz
    • 1
  1. 1.Max-Planck-Institut für MetallforschungInstitut für WerkstoffwissenschaftenStuttgart 1Bundesrepublik Deutschland

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