Abstract
The effect of different plasma surface preparation and oxidation processes for the formation of $SiO_2-Si$(100) interfaces was studied using angle resolved uv-photoelectron spectroscopy. The surface preparation processes included ex situ preclean as well as in situ hydrogen plasma, which were compared to the processes of UHV annealing at high temperature. The spectral position of the oxide valence band features, with respect to the Fermi level. Were found to shift according to the different processes of surface preparation and oxidation. The shifts were analyzed in terms of band bending in the Si. Origins of the spectral shifts were considered to include defects at the $SiO_2Si$ interfaces and surface morphology(roughness) dependent on the surface preparation processes. From comparison of the ARUPS results of the various processes, it was concluded that the interface bonding of the silicon oxide-showed the lowest band bending.
여러 가지 방법의 plasma 표면 처리와 산화 공정이 $SiO_2-Si$(100) 계면에 미치는 물리적 영향을 angle resolved uv-photoelectron spectroscopy(ARUPS)를 이용하여 연구하였다. 표면은 ex situ 방법과 함께 in situ 수소 플라즈마를 이용하여 처리되어 졌으며, 이것은 고진공 고온 열 처리 방법과 비교되어졌다. ARUPS 빛띠 상에 나타난 산화물 가전자 띠에 대한 특징적인 peak 위치는 표면 처리 및 산화 공정 방법에 따라 이동하였다. 이러한 peak의 이동은 Si에서의 띠휨에 의한 것으로 분석되어졌다. 또한 peak 이동의 원인으로 Si-SiO2 계면에 형성된 결점과 표면 처리 공정에 따라 달라지는 표면 거칠기 등을 고려할 수 있었다. 여러 공정에 대한 ARUPS 결과를 비교함으로써 $Si--SiO_2$(계면 결합이 표면 처리 및 산화 방법에 깊이 관련되어 있음을 결론지을 수 있었다. 산소 plasma 공정은 가장 작은 band bending을 보여주었다.