Аннотация

В данной работе обсуждаются экспериментальные результаты по изучению распределения водорода в приповерхностных слоях Cr/Si-, Ti/Si- и Zr/Si-структур, сформированных ионно-ассистируемым осаждением в вакууме. Этот метод заключается в осаждении покрытия на подложку при одновременном облучении формируемой структуры ускоренными ионами материала покрытия. Осаждение покрытий осуществлялось при ускоряющих напряжениях U = 5−10 кВ, плотности ионного тока ∼6−20 мкА/см2 , время осаждения покрытий составляло 1–12 ч, что соответствовало интегральным потокам ассистирующих ионов ∼(1−12) ⋅ 1017 ион/см2 . В рабочей камере в процессе осаждения покрытий поддерживался вакуум при давлении ~10−2 Па. Состав и распределение элементов по глубине в сформированных покрытиях изучались методом резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия в сочетании с компьютерным моделированием RUMP, а распределение водорода по глубине − методом резонансных ядерных реакций.

Установлено, что при ионно-ассистируемом нанесении металлсодержащих (Cr, Ti и Zr) покрытий на кремний формируются поверхностные структуры толщиной ∼100−400 нм в зависимости от времени осаждения. В состав покрытия входят атомы осаждаемого металла, атомы из подложки (Si), атомы технологических примесей кислорода, углерода и водорода. Сформированные покрытия содержат ∼1–20 ат. % водорода в зависимости от параметров осаждения покрытий. Источником атомов примесей (Н, С и О) в покрытиях является летучая фракция углеводородов вакуумного масла диффузионного паромасляного насоса.

Установлено также, что наибольшее количество водорода содержится в структуре Ti/Si. Концентрация водорода уменьшается в ∼1,5–2 раза при повторных сканированиях образцов пучком анализирующих ионов N+, что связано с дегазацией атомов водорода, которые химически слабо связаны с атомами покрытия.