Der amorph-kristallin Übergang für Oxide der vierten Hauptgruppe und kristallinem Silizium
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde die Grenzflächenstruktur von Oxidfilmen auf Halbleitern untersucht. Diese Systeme sind im allgemeinen relativ schwer experimentell zugänglich, da die meisten experimentellen Methoden bei Oxiden nur bedingt oder eingeschränkt einsetzbar sind. In diesem Projekt wurden Beugungseffekte mit Elektronen zur Strukturanalyse eingesetzt Die Methode erlaubt es, Strukturen unterhalb der Oberfläche innerhalb der obersten ca. 10-15 Lagen zu untersuchen. Dabei können die Signale von chemisch unterschiedlich gebundenen Spezies getrennt werden, so dass die Strukturanalyse für die unterschiedlichen Spezies getrennt erfolgen kann. Dieses wurde in den Vorarbeiten am Siliziumoxid gezeigt und auf die hier untersuchte Grenzfläche zwischen Siliziumoxid und Siliziumkarbid übertragen. Im Wesentlichen wurden hier zwei wissenschaftliche Fortschritte für weiter führende Arbeiten gefunden: Erstens konnte der Übergang von Hafniumoxid zum Silizium detailliert charakterisiert werden. Als konkretes Ergebnis ist festzuhalten, dass die Grenzfläche keine Ordnung aufweist, wenn ein Ausheilen der Oberfläche zwischen 500°C und 700°C im Bereich erfolgte. Oberhalb dieser Temperaturen zerfällt Hafniumoxid dann zu Hafniumsilizid und der Sauerstoffanteil desorbiert. Ebenso kann das Auftreten von zwei strukturellen Phasen, wie in der Literatur vermutet wurde, ausgeschlossen werden. Gegenwärtig wird noch untersucht, ob die Anwesenheit von Siliziumnitrid zu einer verbesserten Temperaturstabilität des Hafniumoxidfilms führen kann. Diese Frage konnte noch nicht endgültig beantwortet werden. Zweitens wurden innerhalb des Projekts die Simulationen für Modellstrukturen wesentlich verbessert, wodurch sich wesentlich bessere und genauere Modelle ergeben. Konkret ergab sich für das System Zirkonoxid auf Silizium eine bislang unbekannte Transformation von Zirkoniumdioxid in Zirkoniumsilizid bei einer Temperatur zwischen 600'C und 650°C. Dieser Übergang ist bei etwa 725°C abgeschlossen.
Publications
- "Investigation of carbon contaminations in SiO2-films on 4H-SiC(0001)" Journal of Applied Physics 100,113510 (2006)
M. Schürmann, S. Dreiner, U. Berges, and C. Westphal
- "Photoelectron spectroscopy (XPS) and photoelectron diffraction (XPD) studies on the system hafnium silicide and hafnium oxide on Si(100)" Mater. Sci. Semicond. Process. 9 (2006) 1055
D. Weier, C. Flüchter, A. de Siervo, M. Schürmann, S. Dreiner, U. Berges, M.F. Carazzolle, A. Pancotti, R. Landers, G.G. Kleiman und C. Westphal
- "Structure analysis ofthe system Hafnium/Silicon(100) by means of X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray photoelectron diffraction (XPD)" - Mater. Sci. Semicond. Process. 9 (2006) 1049
C.R. Flüchter, A. de Siervo, D. Weier, M. Schürmann, U. Berges, S. Dreiner, M.F. Carazzolle, R. Landers, G.G. Kleiman und C. Westphal
- "Structure of the interface between ultrathin SiO2 films and 4H-SiC(0001) " Phys. Rev. B 74, 035309 (2006)
M. Schürmann, S. Dreiner, U. Berges, and C. Westphal
- "The hafnium silicide formation on Si(100) upon annealing" Phys. Rev. B 74 (2006) 75319
A. de Siervo, C.R. Flüchter, D. Weier, M. Schürmann, S. Dreiner, M.F. Carazzolle, A. Pancotti, R. Landers, G.G. Kleiman und C. Westphal
- "Photoelectron diffraction study and structure determination of ultrathin hafnium silicide layers on silicon(100) using Mg Ka radiation and synchrotron light" J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 156 (2007) 92
C.R. Flüchter, A. de Siervo, D. Weier, M. Schürmann, U. Berges, S. Dreiner, M.F. Carazzolle, R. Landers, G.G. Kleiman und C. Westphal
- "Structural and electronic analysis of Hf on Si(111) surface studied by XPS, LEED and XPD" J. Electron Spectrosc. Relat Phenom. 156, (2007) 393
M.F. Carazzolle, M. Schürmann, C.R. Fluechter, D. Weier, U. Berges, A. de Siervo, R. Landers, G.G. Kleiman und C. Westphal
- "Ultrathin SiO2-films on 4H-SiC(0001) studied by angle-scanned photoelectron diffraction' J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 156-158.119 (2007)
M. Schürmann, S. Dreiner, U. Berges, C Westphal,
- "Evolution of chemical states within the HfO2/Si(100) interface upon annealing, prepared by direct electron beam evaporation" Surf. Sci. 602, 2623 (2008)
C.R. Flüchter, D. Weier, M. Schürmann, U. Berges, S. Döring, and C. Westphal
- "Structure determination of three-dimensional hafnium silicide nano structures on Si(100) by means of x-ray photoelectron diffraction" Surf. Sci. 602, 3647 (2008)
C.R. Flüchter, A. de Siervo, D. Weier, M. Schürmann, A. Beimborn, S. Dreiner, M.F. Carazzolle, R. Landers, G.G. Kleiman und C. Westphal
