Rev. Phys. Appl. (Paris) 19, 997-1003 (1984)
DOI: 10.1051/rphysap:019840019012099700

Etude des propriétés électriques et physico-chimiques des couches minces de SiO2 en cours de croissance

C. Raisin, E. Vieujot-Testemale, R. Bonny et L. Lassabatère

Laboratoire d'études des surfaces, interfaces et composants, U.S.T.L., Place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier Cedex, France

Abstract
Changes in electrical properties and chemical composition of the Si-SiO 2 interface during oxide growth are presented. We study the work function variations of a in situ characterized surface during interactions with oxygen. As oxide thickness is increasing, we show that the work function goes through a maximum whose distance from the interface depends on growth conditions, and then reaches a saturation value when oxide is bulk SiO2. These variations are correlated through Auger studies with the changes in the chemical composition of the growing oxide. These results are then discussed in terms of dipoles or charges which can be related to atomic arrangement in the Si-SiO 2 transition layer.

Résumé
Dans cet article, nous présentons une étude de l'évolution des propriétés électroniques et de la composition de l'interface Si-SiO2 en cours de croissance de l'oxyde. Partant d'une surface caractérisée in situ, nous étudions les variations du travail de sortie lors de l'interaction avec l'oxygène. Nous montrons que lorsque l'épaisseur croît, le travail de sortie passe par un maximum dont la position par rapport à l'interface dépend des conditions de croissance, puis se stabilise lorsque la structure de l'oxyde correspond à la silice. Ces variations sont corrélées par l'intermédiaire d'un suivi Auger à l'évolution de la composition chimique lors de la croissance. Ces résultats sont ensuite discutés en prenant en compte des dipôles ou des charges qui peuvent être reliés à l'arrangement atomique des couches lors de la transition Si-SiO2.

PACS
6855 - Thin film growth, structure, and epitaxy.
7330 - Surface double layers, Schottky barriers, and work functions.
7340C - Contact resistance, contact potential, and work functions.
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
7360H - Electrical properties of insulators thin films/low dimensional structures.

Key words
elemental semiconductors -- insulating thin films -- interface electron states -- semiconductor insulator boundaries -- silicon -- silicon compounds -- work function -- electrical -- structural properties -- ultra thin films -- SiO sub 2 -- growth -- electrical properties -- chemical composition -- oxide growth -- work function variations -- saturation value -- Auger studies