In-situ observation of thermal oxidation on the Si surface by RHEED-AES CL

RHEED-AES CL 原位观察 Si 表面热氧化

基本信息

  • 批准号:
    12650026
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The initial stage of thermal oxidation on the Si(001) surface with dry O_2 was investigated by a realtime monitoring method of Auger electron spectroscopy combined with reflection high energy electron diffraction (RHEED-AES) in order to clarify the growth model of very thin SiO_2 layers for the gate insulator of metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET). The RHEED-AES method made it possible to measure simultaneously the oxide coverage and etching rate during Si thermal oxidation. The time evolution of O KLL Auger electron intensity discriminated clearly three oxidation schemes of Langmuir-type oxidation, two-dimensional oxide island growth and active oxidation, and gave a phase diagram of the oxidation scheme as a function of O_2 pressure and temperature. In the Langmuir-type oxidation region, emission of Si atoms from oxides was suggested by the time evolution of half-order RHED spot intensities, which was interpreted in terms of the interfacial strain due to volume expansion associated with oxidation. In the two-dimensional oxide island growth and active oxidation region, the half-order RHEED spot intensities showed a oscillatory behavior, the oscillation period of which was independent of temperature, oxide coverage and oxidation scheme, but decreased in proportion to O_2 pressure. This means that the etching reaction is not rate-limited by SiO desorption but by O_2 adsorption. Based on the experimental results, a surface reaction model of two-dimensional oxide island growth was proposed, in which collisions between desorption precursors of SiO migrating on the surface lead to nucleation and growth of oxide islands and therefore etching of the surface originates from oxide growth as well as SiO desorption. As a result, it was concluded that the emission and surface migration of Si atoms should be considered in the surface reaction model of all oxidation schemes appearing at the initial Si thermal oxidation.
为了阐明金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)栅绝缘层极薄SiO2层的生长模型,采用俄歇电子能谱结合反射高能电子衍射(RHEED-AES)的实时监测方法,研究了Si(001)表面干氧热氧化的初始阶段。RHEED-AES法使硅热氧化过程中氧化层覆盖率和腐蚀速率的同时测量成为可能。O-KLL俄歇电子强度随时间的变化,区分了Langmuir型氧化、二维氧化岛生长和活性氧化三种氧化模式,并给出了氧化模式随O_2压力和温度变化的相图。在朗缪尔型氧化区,从氧化物中的Si原子的发射建议的半阶RHED斑点强度的时间演化,这是解释的界面应变,由于与氧化相关的体积膨胀。在二维氧化岛生长和活性氧化区,半阶RHEED光斑强度呈现振荡行为,其振荡周期与温度、氧化膜覆盖率和氧化方式无关,但与O_2压力成正比地减小。这表明,刻蚀反应的速率限制不是SiO的脱附,而是O_2的吸附。在此基础上,提出了二维氧化岛生长的表面反应模型,即迁移到表面的SiO脱附前驱体之间的碰撞导致氧化岛的成核和生长,因此表面的刻蚀既源于氧化物的生长,也源于SiO的脱附.结果表明,在Si热氧化初期出现的所有氧化方案的表面反应模型中,均应考虑Si原子的发射和表面迁移。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Y.Takakuwa, F.Ishida: "Real-time monitoring o the growth and decomposition of SiO_2 layers on Si(001)by a combined method of RHEED and AES"J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 114-116. 401-407 (2001)
Y.Takakuwa,F.Ishida:“RHEED和AES组合方法实时监测Si(001)上SiO_2层的生长和分解”J。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Takakuwa, F.Ishida, T.Kawawa: "Time evolution of interface roughness during thermal oxidation on Si(001)"Appl. Surf. Sci.. (印刷中). (2002)
Y.Takakuwa、F.Ishida、T.Kawawa:“Si(001) 热氧化过程中界面粗糙度的时间演化”Sci.(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y. Takakuwa, F. Ishida, T. Kawawa: "Time evolution of interface roughness during thermal oxidation on Si(001)"Applied Surface Science. in press. (2002)
Y. Takakuwa、F. Ishida、T. Kawawa:“Si(001) 热氧化过程中界面粗糙度的时间演化”应用表面科学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Takakuwa, F.Ishida, T.Kawawa: "Time evolution of interface roughness during thermal oxidation on Si(001)"Appl.Surf.Sci.. (印刷中). (2002)
Y.Takakuwa、F.Ishida、T.Kawawa:“Si(001) 热氧化过程中界面粗糙度的时间演化”Appl.Surf.Sci..(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Takakuwa, F.Ishida: "Real-time monitoring of the growth and decomposition of SiO_2 layers on Si(001) by a combined method of RHEED and AES"J.Electron Spectrosc.Relat.Phenom.. 114-116. 401-407 (2001)
Y.Takakuwa、F.Ishida:“通过 RHEED 和 AES 组合方法实时监测 Si(001) 上 SiO_2 层的生长和分解”J.Electron Spectrosc.Relat.Phenom.. 114-116。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

TAKAKUWA Yuji其他文献

Oxidation Reaction Kinetics on Transition Metal Surfaces Observed by Real-time Photoelectron Spectroscopy
实时光电子能谱观察过渡金属表面氧化反应动力学
  • DOI:
    10.1380/vss.64.218
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    OGAWA Shuichi;ZHANG Bingruo;YOSHIGOE Akitaka;TAKAKUWA Yuji
  • 通讯作者:
    TAKAKUWA Yuji
Simultaneous Observation of Si Oxidation Rate and Oxidation-induced Strain Using XPS
使用 XPS 同时观察 Si 氧化速率和氧化诱导应变
  • DOI:
    10.1380/vss.62.350
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    OGAWA Shuichi;YOSHIGOE Akitaka;TAKAKUWA Yuji
  • 通讯作者:
    TAKAKUWA Yuji

TAKAKUWA Yuji的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('TAKAKUWA Yuji', 18)}}的其他基金

Surface reaction kinetics in no-thermal equilibrium states: Simultaneous observation of strain and reaction rate by surface analysis methods
非热平衡状态下的表面反应动力学:通过表面分析方法同时观察应变和反应速率
  • 批准号:
    19K05260
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Study of the thermal oxidation reaction dynamics on strain-controlled Si surfaces
应变控制硅表面热氧化反应动力学研究
  • 批准号:
    16360015
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

相似国自然基金

基于RHEED的LaCoO3薄膜微结构可控制备及其电催化性能依赖关系研究
  • 批准号:
    21801090
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Accurate determination of atomic positions of surface hydrogen using new RHEED method
使用新的 RHEED 方法准确测定表面氢的原子位置
  • 批准号:
    21H01819
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Excitation by incident electron wave field of RHEED - Auger electron and surface plasmon -
RHEED 的入射电子波场激发 - 俄歇电子和表面等离子体 -
  • 批准号:
    25390085
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Mise en marche de RHEED sur la chambre d'ablation laser pour la croissance d'hétérostrutures à la base d'oxydes
RHEED 的 Mise en Marche de RHEED sur la chambre dablation Laser pour la croissance dhétérostrutures à la base doxydes
  • 批准号:
    395109-2009
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
High pressure RHEED for PLD chamber/ Système RHEED à haute pression pour une chambre d'ablation laser
用于 PLD 腔室的高压 RHEED/系统 RHEED à 高级压力浇注腔室 d烧蚀激光
  • 批准号:
    359217-2008
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
Theoretical study of the origin of RHEED intensity oscillation during growth by molecular beam epitaxy and of the growth mode
分子束外延生长过程中RHEED强度振荡起源及生长模式的理论研究
  • 批准号:
    20540313
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Study of surface structure by using a quasi one-dimensional convergent beam RHEED
利用准一维会聚光束 RHEED 研究表面结构
  • 批准号:
    12650031
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Analyse der Wachstumsprozesse bei der Heteroepitaxie von Übergangsmetalloxiden unter Verwendung von in situ RHEED und AFM/STM
使用原位 RHEED 和 AFM/STM 分析过渡金属氧化物异质外延生长过程
  • 批准号:
    5240546
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Research Grants
Sub-Microsecond RHEED Investigation of Pulsed Laser Deposition Film Growth Dynamics
脉冲激光沉积薄膜生长动力学的亚微秒 RHEED 研究
  • 批准号:
    9903460
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Development of Total-Reflection Angle Soft X-ray Spectroscopy combined with RHEED
全反射角软X射线能谱结合RHEED的研制
  • 批准号:
    11559002
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
RHEED system
RHEED系统
  • 批准号:
    230111-2000
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了