Rev. Phys. Appl. (Paris) 19, 965-970 (1984)
DOI: 10.1051/rphysap:019840019012096500

Caractérisation de MOS par des techniques d'analyse de surface en ultra-vide au cours de leur élaboration in situ

J.C. Dupuy, B. Vilotitch et A. Sibai

Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, Laboratoire de Physique Industrielle, 20, avenue A. Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex, France

Abstract
Silicon (100) cleaned in an ultra-high vacuum chamber is characterized by Auger spectroscopy and Low Energy Electron Diffraction. Starting with a clean sample (diffraction pattern 2 x 1 for Si(100) and Auger spectra typical of 4-Si bonds), the oxidation is carried out in situ under low oxygen pressure. The thickness and nature of the oxide layer are studied by Auger spectroscopy in the 0-30 Å range and MOS device is realized by metal evaporation in situ without intermediate exposure of the sample to the air. Carbon which is the main surface contaminating agent is not introduced by the residual atmosphere during the oxidation process and is located near the Si-SiO2 interface.

Résumé
Le silicium (100), nettoyé dans une enceinte ultravide, est caractérisé par spectroscopie Auger et diffraction d'électrons de très faible énergie. A partir d'un échantillon propre (diagramme de diffraction Si(100) 2 x 1, spectre Auger ne contenant que les transitions relatives au silicium en liaison 4-Si), l'oxydation est conduite in situ sous basse pression d'oxygène. L'examen des spectres Auger renseigne sur la nature et sur l'épaisseur des couches d'oxyde, dans la gamme de quelques Å à 30 Å. Une évaporation métallique permet de réaliser des structures MOS sans remise à l'air de l'échantillon. Le carbone, qui apparaît fréquemment comme principal contaminant de surface, n'est pas introduit par contamination à partir de l'atmosphère résiduelle lors de l'oxydation thermique. Sa localisation se situe au voisinage de l'interface Si-SiO2.

PACS
6820 - Solid surface structure.
6855 - Thin film growth, structure, and epitaxy.
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
2530F - Metal insulator semiconductor structures.

Key words
Auger effect -- elemental semiconductors -- low energy electron diffraction -- metal insulator semiconductor devices -- semiconductor growth -- silicon -- silicon compounds -- surface structure -- Si 100 -- MOS device characterization -- surface analysis -- Auger spectroscopy -- Low Energy Electron Diffraction -- thickness -- oxide layer -- Si SiO sub 2 interface