Role of the emitted Si atom due to oxidation-induced strain during very thin oxide decomposition on Si(001) studied by RHEED combined with AES

Si(001)表面の極薄酸化膜分解における酸化誘起歪みによる放出Si原子の役割のRHEEDとAESによる研究

小川 修一*; 吉越 章隆 ; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Ogawa, Shuichi*; Yoshigoe, Akitaka; Ishizuka, Shinji*; Teraoka, Yuden; Takakuwa, Yuji*

点欠陥発生を介したSi酸化統合反応モデルを実証するために、Si(001)表面の酸化過程及びその後の酸化膜分解過程をRHEEDと組合せたAESでリアルタイム測定し、表面形状をSTMで観察した。酸化時間に依存して分解時のボイド形成時間は大きく異なった。またボイドの二次元的拡大速度も酸化時間に大きく依存した。また分解後の表面は2, 3原子高さの荒れが生じていることがわかった。これら結果はこれまでの酸化膜の熱分解モデルでは説明できない。点欠陥発生を介したSi酸化統合反応モデルを用いると統一的な説明が可能であり、ボイドの拡大もSi表面上のアドアトムだけでなく、基板からのSi原子放出により律速されていることが示唆される。

To verify the unified model of Si oxidation reactions mediated by point defects generation (emitted Si atoms + vacancies) due to oxidation-induced strain, which is also applicable to void nucleation reactions during oxide decomposition, RHEED combined with AES was employed to monitor simultaneously the oxide coverage and interfacial roughness during void nucleation and growth in the oxide decomposition on Si(001). By the RHEED-AES measurements, not only the void nucleation time but also the void growth time by the complete oxide removal are considerably elongated as the second oxide layer coverage increases. From these results, it is found that the oxide decomposition by emitted Si atoms due to the oxidation-induced strain at SiO/Si interface, which is a rate-limiting reaction of void nucleation, takes place frequently even after void nucleation.