Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 257-267 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400504-6025700

Monte-Carlo Simulations of Si Etching: Comparison with in-situ STM images

Philippe Allongue et Jérôme Kasparian

Laboratoire de Physique des Liquides et Électrochimie, UPR 15 CNRS associé à l'Université P. & M. Curie, 4 Place Jussieu, F-75005 Paris, France

Abstract
A quantitative analysis of Si etching is presented using in-situ real time STM imaging. It is shown that the rate and anisotropy of Si etching, two macroscopic parameters of interest in technology, can be determined from time sequences of images with the resolution of atomic steps on n-Si(111). The relative reaction rates on the different atomic Si hydride sites available on the surface are also determined for the first time by comparing simulated (Monte-Carlo method in which Si atoms are randomly removed from the surface) with experimental sequences of STM images.

Résumé
L'imagerie par microscopie à effet tunnel (STM) in-situ est utilisée pour analyser quantitativement le décapage du Si. On montre que l'on peut mesurer avec cette technique la vitesse d'attaque et l'anisotropie de la dissolution, deux paramètres importants en technologie, à partir de l'enregistrement de séquences d'images avec la résolution de marches atomiques. On montre aussi, pour la première fois, que les vitesses d'attaque sur les différents sites atomiques de surface (mono, di-hydrures de Si) peuvent être déterminées en comparant des séquences d'images simulées de la dissolution du Si (méthode Monte-Carlo dans laquelle les atomes de Si sont arrachés au réseau de manière aléatoire) avec des séquences expérimentales.

PACS
6837E - Scanning tunneling microscopy (including chemistry induced with STM).
8165C - Surface cleaning, etching, patterning.

Key words
Experimental study -- Semiconductor materials -- Silicon -- Computerized simulation -- Monte Carlo method -- Comparative study -- STM -- Real time systems -- Surface treatments -- Etching -- Chemical etching -- Solid-fluid interfaces -- Liquid solid interface -- Dissolution -- Inverse crystal growth -- Reaction rates -- Surfaces -- Interfaces -- Condensed matter physics -- Materials science -- Physics -- Structure of liquids -- Structure of solids -- Crystallography -- Condensed state physics -- Nonmetals


© EDP Sciences 1994