Microsc. Microanal. Microstruct. 8, 301-314 (1997)
DOI: 10.1051/mmm:1997123

Quantification de l'analyse en profondeur par spectrométrie d'électrons Auger et pulvérisation ionique : caractérisation des interfaces des films multicouches Cu-Co

Françoise Basile, Jean Bergner, Claude Bombart, Pascale Nallet, Elisabeth Chassaing et Gérard Lorang

Centre d'études de Chimie Métallurgique , 15 rue G. Urbain, 94407 Vitry/Seine Cedex, France

Abstract
Depth profiling analysis by AES combined with ion sputtering is employed for the characterization of Co-Cu multilayer interfaces prepared either by RF sputter deposition or by electrodeposition. Depth concentration profiles are derived from Auger profiles with appropriate corrections of elemental sensitivities, escape lengths of Auger electrons and from changes of the sputter rate occuring at interfaces with composition; they are expressed as atomic densities which can provide significant atomic balances, film thicknesses and depth resolution measurements. Microroughness induced by sputtering is widely improved by the Zalar rotation method during etching, so the remaining contribution (7-10 nm) to the interface broadening mainly consists with atomic mixing whereas important resolution losses (dZ > 20 nm) observed in electrodeposited layers as well as in sputtered materials at Co - > Cu interfaces can be attributed to the sample preparation rather to the sputtering process itself.

Résumé
Les interfaces de matériaux multicouches Cu-Co préparés par pulvérisation cathodique ou par électrodéposition sont caractérisées analytiquement par spectrométrie d'électrons Auger (AES) en combinaison avec l'abrasion ionique. La microrugosité induite par le bombardement d'ions est minimisée par la méthode de rotation "Zalar" des échantillons. L'approche quantitative utilisée prend en compte les sensibilités élémentaires, corrige les profils Auger de la profondeur d'échappement des électrons Auger et de l'évolution de la vitesse d'érosion avec la composition pour conduire aux profils de concentration sur lesquels est mesurée la résolution en profondeur aux interfaces ΔZ. La largeur des interfaces (ΔZ = 7-10 nm) peut être alors globalement attribuée au mixage ionique d'atomes. Ainsi les pertes importantes de résolution (ΔZ > 20 nm) observées à certaines interfaces (Co→Cu) paraissent imputables aux conditions d'élaboration de ces matériaux plutôt qu'aux effets induits par le bombardement d'ions.

PACS
6865 - Low dimensional structures: growth, structure and nonelectronic properties.
6855 - Thin film growth, structure, and epitaxy.
8115C - Deposition by sputtering.
7920F - Electron surface impact: Auger emission.
6848 - Solid solid interfaces.

Key words
Auger effect -- cobalt -- copper -- electrodeposits -- interface structure -- metallic superlattices -- sputtered coatings -- sputtering -- AES depth sputter profiling -- characterisation -- Cu Co multilayer interfaces -- ion sputtering -- RF sputter deposition -- electrodeposition -- Auger profiles -- elemental sensitivities -- escape lengths -- Auger electrons -- sputter rate -- composition -- atomic densities -- atomic balances -- film thicknesses -- depth resolution measurements -- microroughness -- sputtering -- Zalar rotation method -- etching -- interface broadening -- atomic mixing -- resolution losses -- sputtered materials -- sample preparation -- Cu Co


© EDP Sciences 1997