Структура и морфология поверхности кремния(III) при адсорбции кислорода и золота

• Автор: Косолобов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АСМ - атомно-силовая микроскопия
БКФ - теория Бартона, Кабреры, Франка
БС - бислой
ВИМС - вторично-ионная масс-спектроскопия
ДБЭ - дифракция быстрых электронов
ДМЭ - дифракция медленных электронов
млэ - молекулярно-лучевая эпитаксия
МС - монослой
оэм — отражательная электронная микроскопия
ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия
РС - регулярные ступени
РЭМ - растровая электронная микроскопия
свв - сверхвысокий вакуум
сзм — сканирующая зондовая микроскопия
стм — сканирующая туннельная микроскопия
ЭОС — электронная оже-спектроскопия
эс - эшелоны ступеней
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ ПРИ СУБЛИМАЦИИ
И АДСОРБЦИИ (обзор литературы)
§ 1.1. Диффузионные процессы на атомно-чистой поверхности кристалла...Л
§ 1.2. Движение атомных ступеней
§ 1.3. Адсорбция кислорода на поверхности кремния
§ 1.4. Структурные перестройки поверхности при осаждении металлов
Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И АППАРАТУРА
§ 2.1. Отражательная электронная микроскопия (ОЭМ)
§ 2.2. Формирование контраста изображений в ОЭМ
§ 2.3. Система испарителей и прецизионного напуска газов
§ 2.4. Препарирование образцов для электронной микроскопии
§ 2.5. Атомно-силовая микроскопия (АСМ)
Выводы
ГЛАВА 3. АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ,
ИНИЦИИРОВАННЫЕ АДСОРБЦИЕЙ КИСЛОРОДА
§ 3.1. Начальные стадии окисления поверхности кремния
§ 3.2. Образование поверхностных вакансий
§ 3.3. Ступенчато-слоевой механизм травления
§ 3.4. Поверхностная диффузия вакансий
§ 3.5. Формирование двумерных островков
§ 3.6. Морфология поверхности при экспозиции в кислороде
Выводы
ГЛАВА 4. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ АДСОРБЦИЯ ЗОЛОТА НА
ПОВЕРХНОСТЬ КРЕМНИЯ
§ 4.1. Начальные стадии адсорбции золота
§ 4.3. Осаждение золота при высоких температурах
§ 4.4. Морфология поверхности кремния при отжиге
§ 4.5. Особенности процесса эшелонирования ступеней
§ 4.6. Адсорбция золота и электромиграция
Выводы
ГЛАВА 5. ДИФФУЗИЯ ЗОЛОТА В ОБЪЕМ КРЕМНИЯ
§ 5.1. Эффект смещения атомных ступеней при адсорбции золота
§ 5.2. Кинетика двумерных островков при адсорбции золота
§ 5.3. Генерация адатомов при диффузии золота в объем кремния
§ 5.4. Объемная диффузия заряженных точечных дефектов в кремнии
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
На рис. 1.6 представлена зависимость критического давления Р от температуры Т, разделяющая области термодинамических параметров, в которых процесс окисления кремния приводит к формированию двуокиси кремния БЮг и монооксида БЮ [91, 92, 93]. Для реакции 02 + 81(111), в температурном интервале 600-1150°С и для давлений кислорода 1.3 х 10'8-0.66 х 10"1 Па, эта зависимость описывается следующим выражением:
где Р0 = 33 х Ю10 Па и Е- 3.9 ± 0.2 эВ. Химические реакции кремния с кислородом могут быть записаны в следующем виде [94]:
Согласно данным, приведенным на рис. 1.6, при изменении давления кислорода или температуры возможен переход от реакции (1.16) к (1.17) и наоборот.
В работе [95] исследованы начальные стадии роста оксида в реакции молекулярного кислорода с поверхностью Б1(111)-(7х7). В интервале температур от комнатной до температуры перехода от реакции оксидирования к реакции термического травления кремния обнаружено уменьшение коэффициента прилипания во при постоянном давлении кислорода. Показано, что коэффициент прилипания зависит от давления кислорода.
Начальные стадии роста и декомпозиции оксида на поверхности 81(111)-(7x7) в интервале температур (350-720°С) и давлений (6х10‘7 - 5х10‘4 Па) изучены в работе [96]. Полученные зависимости скоростей роста оксида свидетельствуют о механизме оксидирования, при котором на поверхности формируются кластеры оксида. Методом СТМ при различных температурах исследовано поведение молекул кислорода, адсорбированных на поверхности кремния (111) [97]. Обнаружен прыжковый механизм перемещения молекулы между соседними положениями для адсорбции. Прыжковое перемещение и химические реакции между адсорбированными молекулами зависят от конфигураций свободных связей поверхности и энергии связи кислорода с кремнием.
(1.15)
57 + ХО2-»&'0.
(1.16)
(1.17)