Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-5-679-685
УДК 539.211, 539.25
Кинетика трансформации формы эшелонов атомных ступеней на поверхности Si(001) в условиях электромиграции
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Разживина М.Э., Родякина Е.Е., Ситников С.В. Кинетика трансформации формы эшелонов атомных ступеней на поверхности Si(001) в условиях электромиграции // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 5. С. 679–685.
doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-5-679-685
Аннотация
Предмет исследования. На качество кремниевых эпитаксиальных структур значительное влияние оказывает как начальная морфология поверхности, так и ее трансформация в процессе роста. Одним из явлений огрубления поверхности кремния в процессе отжига, роста, воздействии электрического тока, и адсорбции инородного материала является формирование эшелонов ступеней. В работе приведены результаты экспериментального исследования кинетики трансформации эшелонов атомных ступеней на поверхности Si(001) в условиях электромиграции при нагреве постоянным электрическим током в направлении вниз по ступеням в интервале температур 1000–1150 °С. Метод. Отжиг образцов выполнен в сверхвысоковакуумной камере отражательного электронного микроскопа с последующей закалкой до комнатной температуры. В атмосферных условиях с применением атомно-силового микроскопа получены данные о зависимости среднего расстояния между ступенями от количества ступеней в эшелоне. Основные результаты. Установлено, что экспериментально построенная зависимость подчиняется степенному закону l ∝ Nα, где α изменялся от –0,68 до –0,36. Подтверждено изменение потенциала упругого взаимодействия ступеней в эшелонах с ростом температуры. Практическая значимость. Результаты работы определяют понимание процесса эшелонирования Si(001) при повышенных температурах.
Ключевые слова: кремний(001), эшелоны атомных ступеней, реконструкция, электромиграция, потенциал упругого взаимодействия
Благодарности. Работа выполнена на оборудовании Центра коллективного пользования «Наноструктуры» при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 19-72-30023).
Список литературы
Благодарности. Работа выполнена на оборудовании Центра коллективного пользования «Наноструктуры» при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 19-72-30023).
Список литературы
1. Latyshev A.V., Aseev A.L., Krasilnikov A.B., Stenin S.I. Transformation on clean Si(111) stepped surface during sublimation // Surface Science. 1989. V. 213. N 1. P. 157–169. https://doi.org/10.1016/0039-6028(89)90256-2
2. Родякина Е.Е., Ситников С.В., Рогило Д.И., Латышев А.В. Управление рельефом подложки Si(001) при термическом отжиге в вакуумной камере // Микроэлектроника. 2018. Т. 47. № 6. С. 407–413. https://doi.org/10.31857/S054412690002766-9
3. Sato M., Uwaha M., Takahashi T. Motion of step pairs during drift-induced step bunching on a Si(001) vicinal face // Journal of Crystal Growth. 2007. V. 303. N 1. P. 85–89. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.11.147
4. Nielson J.-F., Pettersen M.S., Pelz J.P. Anisotropy of mass transport on Si(001) surfaces heated with direct current // Surface Science. 2001. V. 480. N 1-2. P. 84–96. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(01)01010-X
5. Latyshev A.V., Litvin L.V., Aseev A.L. Peculiarities of step bunching on Si(001) surface induced by DC heating // Applied Surface Science. 1998. V. 130-132. Р. 139–145. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(98)00040-3
6. Латышев А.В., Красильников А.Б., Асеев А.Л., Стенин С.И. Влияние электрического тока на соотношение площадей доменов (2х1) и (1х2) на чистой поверхности кремния (001) в процессе сублимации // Письма в ЖЭТФ. 1988. Т. 48. № 9. С. 484–487.
7. Pai W.W., Ozcomert J.S., Bartelt N.C., Einstein T.L., Reutt-Robey J.E. Terrace-width distributions on vicinal Ag(110): evidence of oscillatory interactions // Surface Science. 1994. V. 307-309. P. 747–754. https://doi.org/10.1016/0039-6028(94)91487-7
8. Frohn J., Giesen M., Poensgen M., Wolf J.F., Ibach H. Attractive interaction between steps // Physical Review Letters. 1991. V. 67. N 25. P. 3543–3546. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.3543
9. Redfield A.C., Zangwill A. Attractive interactions between steps // Physical Review B. 1992. V. 46. N 7. P. 4289–4291. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.4289
10. Andreev A.F., Kosevich A.Y. Capillary phenomena in the theory of elasticity // Soviet Physics - JETP. 1981. V. 54. N 4. P. 761–765.
11. Pearson E.M., Halicioglu T., Tiller W.A. Long-range ledge-ledge interactions on Si(111) surfaces. I. No kinks or surface point defects // Surface Science. 1987. V. 184. N 3. P. 401–424. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(87)80366-7
12. Andreev A.F. Faceting phase transitions of crystals // Soviet Physics - JETP. 1981. V. 53. N 5. P. 1063–1069.
13. Leroy F., Müller P., Métois J.J., Pierre-Louis O. Vicinal silicon surfaces: From step density wave to faceting // Physical Review B. 2007. V. 76. N 4. P. 045402. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045402
14. Alerhand O.L., Vanderbilt D., Meade R.D., Joannopoulos J.D. Spontaneous formation of stress domains on crystal surfaces // Physical Review Letters. 1988. V. 61. N 17. P. 1973–1976. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.1973
15. Sato M., Mori T.,Uwaha M., Hirose Y. Growth of step bunches on a Si(001) vicinal face with drift of adatoms // Journal of the Physical Society of Japan. 2004. V. 73. N 7. P. 1827-1832. https://doi.org/10.1143/JPSJ.73.1827
16. Бартон В., Кабрера Н., Франк Ф. Рост кристаллов и равновесная структура их поверхностей // Элементарные процессы роста кристаллов. М.: Иностранная литература, 1959. С. 10–109.
17. Zhao T., Weeks J.D., Kandel D. From discrete hopping to continuum modeling on vicinal surfaces with applications to Si(001) electromigration // Physical Review B. 2005. V. 71. N 15. P. 155326. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.155326
18. Rodyakina E.E., Sitnikov S.V., Rogilo D.I., Latyshev A.V. Step bunching phenomena on Si(001) surface induced by DC heating during sublimation and Si deposition // Journal of Crystal Growth. 2019. V. 520. P. 85–88. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2019.05.026
19. Sitnikov S.V., Rodyakina E.E., Latyshev A.V. Electromigration effect on vacancy islands nucleation on Si(100) surface during sublimation // Semiconductors. 2019. V. 53. N 6. P. 795–799. https://doi.org/10.1134/S106378261906023X
20. Sakamoto K., Sakamoto T., Miki K., Nagao S. Observation of Si(001) vicinal surfaces on RHEED // Journal of the Electrochemical Society. 1989. V. 136. N 9. P. 2705–2710. https://doi.org/10.1149/1.2097562
21. Родякина Е.Е., Ситников С.В., Латышев А.В. Критический размер террасы кремния (001) для зарождения вакансионных островков при высокотемпературном отжиге // Сибирский физический журнал. 2019. Т. 14. № 1. С. 77–85. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2019-14-1-77-85