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Submitted on 1 Jan 1996

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Caractérisation par émission X de films d’oxyde etd’oxynitrure de chrome déposés par pulvérisation

magnétron réactiveJ. Baborowski, M. Charbonnier, M. Romand

To cite this version:J. Baborowski, M. Charbonnier, M. Romand. Caractérisation par émission X de films d’oxyde etd’oxynitrure de chrome déposés par pulvérisation magnétron réactive. Journal de Physique IV Pro-ceedings, EDP Sciences, 1996, 06 (C4), pp.C4-429-C4-439. �10.1051/jp4:1996439�. �jpa-00254322�

JOURNAL DE PHYSIQUE lV Colloque C4, supplCment au Journal de Physique Ill, Volume 6, juillet 1996

Caract6risation par Cmission X de films d'oxyde et d'oxynitrure de chrome dCposCs par puhCrisation magnCtron rCactive

J. Baborowski, M. Charbonnier et M. Romand

Laboratoire de Sciences et Inginierie des Surfaces, ERS 069 du CNRS, Universite' Claude Bernard - Lyon 1, 69622 Villeurbanne cedex, France

R6sumC : Ce travail est consacre B la caract&isation, par spectrometric d'6mission de rayons X, de films minces d'oxyde et d'oxynitrure de chrome d6pos6s sur des substrats d'acier au carbone par pulv6risation magnetron r6active. Les 6paisseurs ont Bb determinks par XRFS en mesurant l'intensib des radiations Cr K, emises par les films, le calibrage Btant realis6 par gravimetrie. Les variations de composition des films, en fonction de diffkrents param8tres exp6rimentaux de d6@t, ont W 6valuks par spectrom6trie d'kmission de rayons X induite par des electrons de faible 6nergie (LEEIXS). La m6We, trks performante quant B l'analyse des dements legem, en oarticulier oxvgkne et azote dans le cas ~dsent . a ~ermis de mettre en evidence d'imwrtantes variations de sto&hiom6trie k ine part, et l'existence 'de gra&&ts de composition en profondek d'autre part Cette inhomog6n6it6 de com~osition a 6t6 mise en evidence en ex~loitant les cavacites de la methode tEEMS B sonder des 6pa&seurs variabks par simple ajustement de l'6nergie d'excitation des electrons incidents. Les resultats obtenus ont 6 b confm6s par spectrometric XPS et spectrom&rie AES (trace de profils klementaires).

Abstract: The present work is devoted to the characterization by X-ray emission spectrometry of thin chromium oxide and oxynitride films deposited onto low carbon steel substrates by reactive magnetron sputtering. Film thicknesses were determined by XRFS through measurement of the intensity of the Cr Ka radiations, the calibration being performed by gravimetry. The composition variations of the films obtained in different experimental conditions were studied by low energy electron induced X-ray spectrometry GEEMS). The method, which is very efficient towards the detection of light elements, oxygen and nitrogen in the present case, has pointed out significant stoichiomehic variations on the one hand, and the presence of in-depth composition gradients on the other. This inhomogeneous composition was shown using the capability of LEEIXS to probe variable thicknesses merely by adjusting the excitation energy of the incident electrons. The results obtained were confirmed by X-ray Photoelectron Spectrometry and Auger Electron spectrometry @lots of elementary in- depth profiles in the last case).

1. INTRODUCTION

Les mdthodes physiques de ddp6t de films minces (PVD, PACVD, ablation laser ...) qui sont aujourd'hui en plein dCveloppement permettent d'dlaborer des composCs bien souvent non- stoechiomBtriques car ces derniers sont obtenus dans des conditions hors Cquilibre thermodynamique. I1 est par consCquent important de pouvoir contrBler facilement la composition de ces composds car c'est elle qui gouverne leurs propriCt6s. Parmi les mCthodes d'analyse non destructive utilisables, citons les mkthodes nucleaires qui nCcessitent des installations lourdes et les mkthodes d'krnission de rayons X. Ce sont ces demi&res qui ont Ctd mises en ceuvre dans ce travail pour caracteriser des films minces de chrome et d'oxydes et oxynitrures de chrome dCposCs sur des substrats d'acier au carbone par pulvCrisation magnCtron non rdactive (dkpat de chrome) ou rdactive (dCp6t d'oxyde et d'oxynitrure). Les mesures d'Cpaisseur ont kt6 rCaIisdes par spectromdtrie de fluorescence X (XRFS), les Ctudes

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jp4:1996439

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concernant la composition, par spectrometrie d'6mission X induite par excitation 6lectronique de basse knergie (LEEIXS) [I-51, cette dernitre dthode &ant particulitrement bien adapt& B la detection des elements lkgers (0, N dans cette ktude).

2. METHODES EXPERIMENTALES

Les etudes XRFS ont kt6 r6alisCes B l'aide d'un spectrom2tre Philips (PW 1320) dispersif en longueur d'onde, &pip6 d'un tube a anticathode de molybdtne. Les analyses LEEMS ont kt6 effectukes B l'aide d'un spectrom2tre d6velopp6 au laboratoire dont le principe est pdsente dans une publication de cette meme sene [6] . Cet instrument est &pip6 d'un tube a dkharge fonctionnant dans le vide primaire du spectromttre et d6livrant un faisceau d161ectrons quasi monocin6tiques non focalis6 de faible Cnergie (1-5 keV). La diffkrence de potentiel appliquk aux bornes du tube permet d'ajuster l'6nergie des Blectrons donc leur profondeur de pknetration dans le mat6riau 2 analyser. Cette demitre est determinte B l'aide de la relation semi-empirique de Reuter [7] qui fournit, pour les faibles energies utilistes, des r6sultats tout fait satisfaisants. L'aire analyste &ant de l'ordre de 1 cm2, et la profondeur sondke de 200 nm au maximum pour les matrices lkgtres, le volume 6missif est important par rapport B celui fournissant l'infonnation en microsonde klectronique, si bien que la mkthode est tr2s sensible notamment vis-a-vis de la d6tection des elements 16gers [4,5].

Les analyses par spectromktrie Auger (AES) et par spectrodtrie de photdlectrons (XPS) ont 6t6 dalis&s en utilisant un spectrom2tce VG Quip6 d'un analyseur hemisph6rique CLAM 2. Le dEp6t des films a 6t6 realis6 dans un rkacteur dkrit par ailleurs [8,9], par pulverisation d'une cible de chrome par des ions Ar+ (dep8t de Cr metal), par pulv6risation par des ions issus de l'ionisation de l'air utilisC 2 la fois comme gaz de pulv6risation et cornme gaz r6actif (d6p6t des oxydes de chrome), par pulv6risation par-des ions Ar+, le gaz rbactif, introduit au niveau du substrat, Ctant constitu6 par de Sazote charge en vapeur d'eau (dt5p8t des oxynitrures de chrome) [91. Tous les d6p8ts CtudiCs dans ce travail et concernant soit le chrome soit ses compods ont 6t6 r6alists dans les memes conditions experimentales en fitisant varier un seul param2tre d'elaboration, B savoir la polarisation du substrat en cours de d6p8t ou la puissance fournie la dkcharge, les autres paramttres (pression, debit de gaz et temps.de d6p8t) 6tant maintenus constants.

3. RESULTATS ET DISCUSSION

3.1 Application de la spectrometrie de fluorescence X a la mesure des Cpaisseurs de films minces

La d6termination de l'6paisseur des differents films minces obtenus a Ct6 r6a l ik par mesure de l'intensit6 de la radiation caract6ristique Cr & (h = 0,229 nm) (dispersion par un cristal de LiF (1 10) et detection par un compteur proportionnel B flux gazeux). L'etalonnage a Cte fait par gravimktrie en utilisant pour les dep8ts de chrome et d'oxyde de chrome (CrxOy) les masses volumiques de Cr et CI-203 respkctivement Cgales 5 7.2 et 5,2 g.cm-3 et pour les dCp8ts d'oxynitrure (CrxOyNz) la moyenne des masses volumiques de CI-203 et CrN B savoir 5,s g.cm-3 quelle que soit la stoechiom6trie des oxynitrures formes. Cette approximation se justife par la faible difference des masses volumiques relatives B Cr203 (5,2 g.m-3) et B CrN (5,7 g.cm-3). La figure 1 montre les variations d'6paisseur obtenues en faisant varier la polarisation du substrat entre - 150 et + 100 V. Dans les 3 cas, on observe une diminution rkgulihre plus ou moins marquee de SCpaisseur des films deposts quand la polarisation tend vers des valeurs positives. Ce comportement s'explique par un changement dans les conditions de fonctionnement de la decharge. En effet, lorsque le substrat est charge nkgativement, il repousse les electrons vers le plasma si bien que cew-ci sont disponibles en plus grand nombre pour ioniser le gaz de pulvdrisation donc pour augmenter la vitesse de pulverisation de la cible. La figure 1 montre tgalement une forte diminution des tpaisseurs des oxydes obtenus (courbe

c) par comparaison avec celles des dkp6ts de chrome pur (courbe a). Ce phCnom5ne traduit un empoisonnement de la cible de chrome (oxydation) par le gaz de pulv6risation (air), cet empoisonnement ayant pour resultat une forte diminution de la vitesse de pulvkrisation de la cible [lo, 111. Enfin, dans le cas des oxynitrures (courbe b), l'empoisonnement de la cathode est limit6 du fait de la ~Cparation dans le rCacteur des arrivtes des gaz de pulvCrisation et de r6action. le gaz de reaction Ctant introduit au voisinage du substrat.

Figure 1 : Variation d'6paissew des films minces de chrome (a), d'oxynitrure de chrome (b), d'oxyde de chrome (c) en fonction de la polarisation appliquk au substrat en cours de d6p6t. Thickness variation of thin films of (a) chromium, (b) chromium oxynitride, (c) chromium oxide versus the polarization applied to the growing film.

3.2 Application de la spectromCtrie LEEIXS A la determination des Ccarts a la stoechiometrie

Les capacit6s de la spectromktrie LEEIXS sont rnises en Cvidence par caractkrisation d'oxydes de chrome d'une part, d'oxynitrures d'autre part.

3.2.1 Variation de composition des oxydes de chrome en fonction de la tension de polarisation (Vbf appliqde au substrat

Les films d'oxyde de chrome, dont l'Cpaisseur a kt6 determinh au paragraphe precedent, ont kt6 caract6rids par la mesure de l'intensitk des radiations Cr La et 0 Ka Cmises par le film lui- mEme et des radiations Fe La Cmises par le substrat. L'excitation des Cchantillons a Ct6 r6alisCe avec des Clectrons de 4 keV, la dispersion des radiati6ns par un cristal de TlAP et leur detection par un compteur proportionnel h flux gazeux (mClange P 10) equip6 d'une fenEtre de polypropyl5ne ultra-mince. La figure 2 reprksente, en fonction de la tension de polarisation du substrat (Vb), la variation (a) de l'Epaisseur des films, (b) des intensitis des radiations Cr La, 0 Ka et Fe La, (c) du rapport des intensites 0 Ka / Cr La. Compte tenu de la diminution d'epaisseur des films (courbe a), I'intensitC du signal du chrome Cmis par le film diminue et llintensitC du signal du fer Cmis par le substrat augmente quand la tension de polarisation

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V bias [v Figure 2 : Variation, en fonction de la polarisation appliquk au substrat en cours de dt@t, (a) de 1'6paisseur

des films d'oxyde. (b) des intensites des radiations Cr La, 0 Ka, Fe La, (c) du rapport des intensites 0 Ka / Cr La. Variation, versus the polarization applied to the growing film of, (a) the oxide film thickness, (b) the Cr L,, 0 &, Fe La radiation intensities, (c) the 0 K, / Cr L, intensity ratio.

augmente. Contrairement B toute attente, le signal de l'oxyghe ne suit pas la variation de celui du chrome auquel il est associt, mais augrnente Iorsque ce dernier diminue. Le rapport 0 Ka / Cr La (courbe c, figure 2) met en Cvidence un saut brutal. Ce comportement semblerait traduire la formation d'oxydes sur-stoechiomCtriques pour les valeurs 6levCes de la polarisation. Cependant, l'oxyde Cr203, susceptible de se former au cours de la pulvCrisation reactive et dont le point reprksentatif du rapport 0 Ka / Cr La apparait sur la courbe c de la figure 2, correspond A la forme stable du chrome oxydC et l'existence d'un composC suroxydd parait peu vraisemblable mCme si les films dCposCs par PVD sont obtenus hors Bquilibre thermodynamique. D'autre part, il est interessant de remarquer que l'Cpaisseur des films diminue quasi lintairement quand la polarisation du substrat augmente alors que l'on constate une variation brutale des intensit& des signaux Cr La et 0 Ka et dans une moindre mesure des signaux Fe La quand le potentiel appliquC au substrat passe des valeurs nkgatives aux valeurs positives.

Pour essayer de comprendre 1'Cvolution du signal de lfoxyg2ne et l'apparente sur- stoechiomktrie des oxydes correspondants, nous avons entrepris une Ctude par spectromCtrie LEEIXS en faisant varier I'Cnergie des Clectrons incidents, donc en faisant varier leur profondeur &excitation. Le tableau I fournit les valeurs, calculCes h partir de la relation de Reuter [7], de la profondeur de pCnCtration des Clectrons (Rp) et de la profondeur d'Cmission (Re) de Cr La et 0 Ka dans Cr203 en fonction de l'tnergie incidente Eo pour un angle d'incidence de 50' (mesure par rapport B la surface de l'hhantillon). La relation de Reuter permettant de calculer Rp tient compte de la perk d'Cnergie des Clectrons incidents d'knergie initiale Eo lorsque ceux-ci pCnktrent dans le matcfiriau. De mCme, le calcul de Re prend en compte le seuil d'ionisation des niveaux L du chrome et K de l'oxyg&ne qui sont respectivement de 037 et 0,53 keV.

Tableau I : Profondeur de fin6tration des 6lectrons (Rp) et profondeur d'kmission &) des radiations Cr & et 0 K, dans C120g pour diffk~ntes valeurs de l'knergie incidente. Electron penetration depth (Rp) and Cr La and 0 Kg radiation emission depth &) in Cr203 for different values of the incident energy.

La figure 3 represente la variation d'Cpaisseur des films d'oxyde de chrome en fonction du potentiel appliqut au substrat et la profondeur de pCnCtration Rp des Clectrons en fonction de leur Cnergie. I1 est clair qu'une grande partie des Clectrons d'energie initiale 4 keV atteint le substrat d'acier et que les Clectrons d'tnergie initiale I 2 keV ne l'atteignent jamais. Intermediairement, les Clectrons de 3 keV pCn2trent toujours dans l'acier pour les Cchantillons ClaborCs B un potentiel sup6rieur ou Cgal B - 50 V ainsi que les Clectrons de 2,s keV pour les khantillons Qaboks B un potentiel sufirieur B + 40 V.

La figure 4a montre, sous forme d'histogrammes, les intensitds des radiations Cr La Cmises par les diffCrents tkhantillons bombardCs respectivement par des Clectrons d'Cnergie Eo Cgale ZL 4 ; 3 ; 2,s ; 2 et 1,s keV. Comme on peut le constater, la profondeur sonde%. diminuant quand Eo diminue, l'intensitk de Cr La diminue Cgalement. Cependant, pour les potentiels de polarisation positifs, les signaux Cr La Cmis par les differents khantillons (40,75 et 100 V) bombardks par des blectrons de mCme Cnergie, B condition que celle-ci soit inferieure B 4 keV, sont identiques malgrC la diminution rCguli2re d'kpaisseur des films. Pour expliquer ce

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phCnomkne, il est important de remarquer ici qu'il y a exaltation des signaux Cr La (AL c, = 2,16 nm) et 0 Ka (AK 0 = 2,33 nm) par les radiations Fe La (AF~ L, = 1,76 nm) Cmises par le substrat et que ce phCnomkne est d'autant plus marquC que le parcours des Clectrons dans le substrat est plus grand.

La figure 4b foumit les memes renseignements que la figure 4a, mais pour les radiations Fe La tmises par le substrat. Quand Eo dirninue, la profondeur sondk dirninuant, si on se rCGre B la figure 3, on ne devrait plus d6tecter les radiations Fe La pour les Cnergies et les Cchantillons marquCs d'un asterisque. Or, on dCtecte un signal qui n'est pas negligeable. D'autre part, pour les khantillons tlabods en polarisant le substrat positivement, on constate que, pour lesknergies Eo inferieures 3 4 keV, les intensids des signaux Fe La mesur&s pour une Cnergie donnQ sont les memes quel que soit l'khantillon consid6rC (40, 75 ou 100 V). Toutes ces constatations laissent supposer la presence de fer dans les couches d'oxyde formCes et sa migration vers les films 3 partir du substrat, probablement sous l'effet de l'augmentation de temptrature de ce demier en raison de son bombardement par des Clectrons issus de la dkharge.

Figure 3 : Schema representant les 6paisseurs d'oxyde en fonction de la polarisation appliquee au substrat et montrant le gradient de composition des films (dauit des analyses LEEIXS) et la profondeur de &netfation (Rp) des klectrons d'bnergie variable. Scheme representing the oxide thicknesses versus the polarization applied to the substrate and showing the in-depth composition gradient of the films (deduced from the LEEIXS analyses) and the penetration depth (Rp) of variable energy electrons.

Figure 4 : Variation d'intensit.5 des radiations Cr La (a), Fe t, (b) et de Ieur rapport Fe La / Cr La (c) en fonction de la polarisation appliquh au substrat en cours de defit et pour des tnergies variables (entre 1.5 et 4 keV) des 8ectrons incidents. Variation of the Cr La (a) and Fe La (b) radiation intensities and variation of their Fe La / Cr L, ratio (c) versus the polarization applied to the growing film and for variable energies (in the 1.5-4 keV range) of the incident electrons.

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La figure 4c represente les rapports Fe L, / Cr L, obtenus pour les Cchantillons prhaents. Si on ne consid5re pas le cas des Clectrons de 4 keV qui ptnhtrent profondCment dans le substrat pour.tous les 6chantillons ClaborCs avec une polarisation supCrieure h - 50 V, on remarque des comportements diffdrents selon la polarit6 appliqu6e au substrat en cours d'Claboration. Pour les polarisations ndgatives, le rapport Fe La / Cr La dirninue quand E o diminue donc quand I'Cpaisseur sondik diminue. On peut donc en conclure que la repartition du fer dans la couche de Cr203 n'est pas homoghne, que le gradient de concentration en fer diminue quand on se rapproche de la surface et que le fer est absent sur une Cpaisseur d'environ 30 B 35 nm sous la surface. En effet, pour les hhantillons polarisks ntgativement, le signal Fe La 1 Cr L, Crnis lors du bombardement des Cchantillons par des Clectrons de 1,5 keV est faible voice msme inexistant. En revanche, pour tous les hhantillons polarisb positivement, les rapports Fe L, / Cr La sont ClevCs et constants pour des energies d'excitation identiques de 2 ; 2.5 et 3 keV. Pour Eo = 1,5 keV, ces m h e s rapports sont quasiment constants pour tous les khantillons, mais leur intensite est plus faible. On peut en conclure que tous les hhantillons polarisCs positivement pendant le dCp6t contiennent du fer en quantitC importante dans la couche de Cr203, que le fer affleure d s probablement h la surface (Fe La / Cr La relativement ClevC pour Eo = 1,5 keV) et que, au-delh d'une profondeur sondCe d'environ 50 nm (Eo = 2 keV), la teneur en fer dans l'oxyde est pratiquement constante. La rbpartition du fer en fonction de l'kpaiseur des films et de Ieurs conditions de polarisation pendant le dCp6t, dCduite mesures LEEIXS est reprCsentCe sur la figure 3.

Figure 5 : Profils Auger de la rLpartition Clkmentaire en profondeur de Fe et Cr pour des films d'oxyde obtenus en soumettant le substrat (a) au potentiel flottant (- 28 V), @) h + 100 V. Auger profiles of the in-depth elementary distribution of Fe and Cr for oxide films obtained by subjecting the substrate (a) to a floating potential (- i8 V), (b) to + 100 V.

Notons enfii pour conclure que l'augmentation du signal 0 Ka, en fonction de la polarisation du substrat au cows des dtp6ts (figure 2), rtsulte d'une part de l'incorporation de fer dans la couche formCe, celui-ci &ant trts vraisemblablement present sous forme d'oxyde Fe203, d'autre part de I'exaltation de son signal par les radiations Fe La tmises par le substrat. Nous avons donc montrC par des analyses LEEIXS plus pousstes que l'hypothkse, peu vraisemblable d'ailleurs, de l'existence d'un oxyde de chrome sur-stoechiomttrique devait Stre tliminQ.

Pour c o n f i e r ces resultats, certains khantillons (- 150, - 28 et + 100 V) de cette sMe ont CtC analysts par spectromCtrie Auger (AES) et ont t t6 dtcap6s par bombardement ionique B l'argon pendant 2 h pour tracer des profils Q6mentaires en profondeur. Au bout de 2 h, l'khantillon QaborC B - 150 V (tpaisseur 108 nm) prtsente toujours les mCmes spectres qu'en surface, ces spectres montrant les pics OKLL et CrLMM. L'kchantillon obtenu B potentiel flottant (- 28 V) ne prtsente pas de fer en surface. Celui-ci n'apparait qu'aprks un dtcapage ionique de 110 min, le chrome disparaissant pour laisser place au substrat apr&s environ 2 h d'krosion (figure 5a). Enfin, la figure 5b, qui reprtsente les profils Cltmentaires relatifs h l'tchantillon obtenu lors d'une polarisation 3 100 V, montre la prtsence de fer en surface et l'augmentation rapide de sa concentration dks que le carbone de contamination disparait. Sa teneur au sein de la couche d'oxyde est relativement constante tout comme celle du chrome.

Les profis Auger obtenus confment les conclusions tirtes des rtsultats LEEIXS et montrent que la diffusion du fer en provenance du substrat est trks importante lorsque le substrat est polarist positivement.

3.2.2 Variation de composition des oxynitrures de chrome en fonction de la puissance fournie au rkacteur

Les dCp6ts d'oxynitrures ont Ctt caractCrists par spectromttrie LEEIXS en rnesurant l'intensit6 des radiations Cr La, 0 Ka et N K, Cmises par les films ttudits. Les radiations Cr La et 0 Ka ont Ctt disperdes h l'aide d'un cristal de TlAP, les radiations N K, h l'aide d'un miroir muti- couches (OV 45) de distance interrkticulaire 4,5 nm. Les radiations Fe La trnises par le substrat n'ont pas t t t detect& en raison de la trop forte epaisseur des films d'oxynitrures form6s.

La figure 6 reprtsente, pour une Cnergie Eo = 4 keV, la variation des rapports N Ka / Cr La et OK a / Cr La mesurts sur des films obtenus 3 difftrentes valeurs de la puissance alimentant la dtcharge. Elle met en tvidence l'augmentation de la teneur en azote et la diminution concomitante de la teneur en oxygkne quand la puissance inject& dans le plasma augmente. Ce rtsultat s'explique par une augmentation du taux de fractionnement des moltcules d'azote lorsque l'tnergie des particules prtsentes dans le plasma augmente. Compte tenu du faible taux de vapeur d'eau transportke par le flux d'azote, les atomes d'azote s'incorporent au film au dttriment des atomes d'oxygkne.

La spectromttrie LEEIXS met donc en Cvidence la variation de composition des films, mais, en l'absence d'ttalons de mSme nature, ne permet pas de dtteminer la stoechiomttrie. Celle-ci a tt6 mesurQ de facon tout B fait satisfaisante par spectrom6trie phototlectronique (XPS). En effet, les conditions analytiques sont particulikrement favorables pour ce type de composCs dans la mesure oh les photopics pris en compte (Cr 2p1/2,3/2,0 Is, N 1s) sont d'tnergie trks voisine. Dans ces conditions, l'incertitude habituellement rencontree, en ce qui concerne en particulier le libre parcours moyen des phototlectrons et le coefficient de transmission de Sanalyseur, est CliminBe ce qui amiliore de facon considtrable la prkision des rtsultats. Le tableau I1 fournit la composition atomique superfcielle (sur une tpaisseur d'environ 8 nm) des khantillons prCctdemment analyds par LEEIXS. Dans tous les cas, les Cchantillons ont Ctt d tcapb in-situ par bombardernent ionique (A+) afin d'tliminer la contamination d'extrsrne surface par le carbone et d'obtenir des rksultats aussi reprtsentatifs que possible de la composition B cczur. Les rapports stoechiomttriques indiquts au tableau I1 confirment les rtsultats LEERS et rnontrent que la teneur en oxygkne dkroit, donc que la teneur relative en azote augmente quand la puissance de la dkharge augrnente.

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Figure 6 : Variation des rapports d'intensitt 0 Ka / Cr La et N I& / Cr La pour des fiIms d'oxynitrure de chrome obtenus en faisant varier la puissance dtlivr&. 0 K, 1 Cr La and N K, / Cr 4 intensity ratio variation for chromium oxynitride films obtained by varying the power delivered.

Tableau I1 : Composition atomique superficielle dtterminte par XPS pour des oxynitrures de chrome Blabor& i2 differentes valeurs de la puissance d61ivde. Surface atomic composition determined by XPS for chromium oxyniirides obtained using different values of the power delivered.

4. CONCLUSIONS

Puissance (w> 52 112 180

Le prksent travail consacrt B la caractCrisation de films minces d'oxyde et d'oxynitrure de chrome met en evidence les capacitts des mCthodes d'emission X dans ce domaine. La spectromCtrie de fluorescence X est un outil d'utilisation simple et rapide pour mesurer les Cpaisseurs de films minces B condition qu'un Clement marqueur de la couche (le chrome dans le cas prksent) soit absent du substrat. La spectromttrie LEEIXS s'avire, quant B elle, trks perfonnante pour sonder des Cpaisseurs nettement plus faibles et pour caracttriser des films minces contenant des ClCments lCgers (oxygtne et azote dans la prCsente Ctude). Sa capacite B analyser des kpaisseurs variables en faisant varier 1'Cnergie des Clectrons incidents a Cgalement Ctk mise B profit pour carackriser les gradients de concentration existant dans ce~taines couches d'oxydes. Les rCsultats obtenus ont Ct6 confirm& par le trace de profils Auger. Enfin, la spectromCtrie LEEIXS a permis de caractkriser les variations de stoechiomCtrie de couches d'oxynitrure ClaborCes dans des conditions expCrimentales variables.

Cr %

28,9 32,5 34,3

0 %

66,5 62,6 59,8

N %

4,6 4,9 5,9

formule stoechiomCmque

Cr204,6N0;3 Cr203,8N0,3 Cr203.5N0.3

Rkfkrences

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