Abstract
The crystallinity and the structure of heteroepitaxially grown $Y_2O_3$ films on the silicon substrates deposited by Ultra High Vacuum Ionized Cluster Beam(UHV-ICB) were investigated by Back-scattering Spectroscopy(BS)/channeling. The channeling minimum values, $X_{min}$, of the $Y_2O_3$ films deposited by other methods were 0.8~0.95 up to the present, which indicates amorphous or highly polycrystalline nature of the $Y_2O_3$ films. On the contrary, the channeling minimum value of heteroepitaxially grown $Y_2O_3$ films on Si(100) and Si(111) deposited by UHV-ICB are 0.28 and 0.25 respectively. These results point out fairly good crystalline quality. It is also observed that the top region of $Y_2O_3$ films have less crystalline defects than the bottom region regardless of the crystal direction of the Si substrates. The axis of $Y_2O_3$<111> epitaxially grown on Si(111) is tilt by $0.1^{\circ}$ with respect to Si<111>. That of $Y_2O_3$<110> on Si(100) is parallel to the Si<001>. The $Y_2O_3$ film on Si(100) grew with single domain structure and that on Si(111) grew with double domain structure. From the result of oxygen resonance BS/channeling, the oxygen atoms in heteroepitaxially grown $Y_2O_3$ film on Si(111) substrate have the crystallinity, but that on Si(100) shows almost channeling amorphous state.
실리콘 기판위에 초고진공 Ionized Cluster Beam(UHV-ICB)증착법으로 적층 성장시 킨 $Y_2O_3$ 박막의 결정성 및 구조를 Backscattering Spectroscopy(BS)/channeling을 이용하여 분석하였다. 현재까지 타증착법에 의해 성장된 $Y_2O_3$박막의 channeling 최소수율은 0.8~0.95 로 거의 비정질이거나 다결정이었다. 이에 반해 UHV-ICB법으로 Si(100), Si(111) 기판 위에 적층 성장시킨 $Y_2O_3$ 박막의 channeling 최소수율은 각각 0.28, 0.25로 UHV-ICB법으로 성장 시킨 $Y_2O_3$박막이 타증착법으로 성장시킨 박막보다 상대적으로 우수한 결정성을 지니고 있 었다. 또한 실리콘 기판의 방향에 관계없이 $Y_2O_3$박막의 표면 영역이 계면 영역보다 결정성 이 좋았다. Si(111) 위에 적층 성장한 Y2O3박막은 실리콘 결정과 $0.1^{\circ}$어긋나서 (111)면으로 성장하였고, Si(100) 위에 적층 성장한 $Y_2O_3$박막은 실리콘 결정과 평행하게 double domain 구조를 지닌 (110)면으로 성장하였다. 산소공명 BS/channeling 결과 Si(111) 위에 적층 성장 한 $Y_2O_3$박막의 산소는 결정성을 갖고 있으나 Si(100) 위에 적층 성장한 $Y_2O_3$박막의 산소는 random하게 분포하고 있음을 확인하였다.
