Structure changes in nickel on silicon nano-layers under vacuum ultraviolet irradiation

Abstract

The structure changes in nickel-on-silicon systems due to vacuum ultraviolet irradiation (VUV) have been studied using the X-ray reflectometry. An ultra-thin (1 to 2 nm) layer (of the density ρ = 3.2 to 3.4 g/cm³ at VUV wavelength λ = 120 nm and 2.1 to 2.6 g/cm³ at λ = 180 nm) has been revealed to be formed at the nickel film surface under irradiation. The nickel films themselves remain unchanged both in thickness and density after a short-time VUV irradiation. It has been supposed that the surface layer formation is a result of the VUV interaction with the silicon substrate, silicon nitride Si₃N₄ being formed at λ = 120 nm while oxide SiOₓ at λ = 180 nm.

Методом рентгеновской рефлектометрии исследованы изменения структуры никелевых пленок различной толщины на кремниевых подложках при облучении вакуумным ультрафиолетом. Обнаружен тончайший (1-2 нм) слой (с плотностью ρ = 3,2 ÷ 3,4 г/см³ при λ = 120 нм и ρ = 2,1 ÷ 2,6 г/см³ при λ = 180 нм), возникающий на поверхности пленок никеля в результате ВУФ облучения. При этом слой никеля по плотности и толщине заметно не изменялся. Выдвинуто предположение, что образующийся на поверхности слой является результатом взаимодействия ВУФ с кремниевой подложкой, причем в случае ВУФ с λ = 120 нм образуется нитрид кремния Si₃N₄, а в случае λ = 180 нм образуется оксид кремния SiOₓ.

Методом рентгенiвської рефлектометрiї дослiджено змiнення структури нiкелевих плiвок рiзної товщини на кремнiйових пiдкладках пiдчас опромiнювання вакуумним ультрафiолетом. Виявлений надтонкий (1-2 нм) шар (з густиною ρ = 3,2 ÷ 3,4 г/см³ при λ = 120 нм та ρ = 2,1 ÷ 2,6 г/см³ при λ = 180 нм), який утворюється на поверхнi плiвок нiкелю в результатi ВУФ опромiнення. При цьому шар нiкелю за густиною i товщиною помiтно не змiнювався. 3роблено припущення, що шар, який утворюється на поверхнi, є результатом взаємодiї ВУФ з кремнiйовою пiдкладкою, причому у випадку ВУФ з λ = 120 нм утворюється нiтрид кремнiю Si₃N₄, а у випадку λ = 180 нм створюється оксид кремнiю SiOₓ.