Phương pháp xử lý bề mặt đế silic ở nhiệt độ thấp ứng dụng trong kỹ thuật tăng trưởng epitaxy chùm phân tử

Lương Thị Kim Phượng Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 57 - 62 
57 
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỀ MẶT ĐẾ SILIC Ở NHIỆT ĐỘ THẤP 
ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT TĂNG TRƯỞNG 
EPITAXY CHÙM PHÂN TỬ 
Lương Thị Kim Phượng* 
Đại học Hồng Đức 
TÓM TẮT 
Quy trình làm sạch bề mặt đế Silic (Si) theo hai giai đoạn đã được khảo sát để ứng dụng cho kỹ 
thuật tăng trưởng epitaxy chùm phân tử (MBE- Molecular Beam Epitaxy). Giai đoạn thứ nhất, 
mẫu được làm sạch theo phương pháp hoá học để loại bỏ sự nhiễm bẩn của các hợp chất hữu cơ 
đồng thời tẩy sạch lớp oxit SiO2 tự nhiên với chất lượng bề mặt thấp và sau đó tạo mới một lớp 
mỏng SiO2 để bảo vệ bề mặt trước khi đưa vào buồng tăng trưởng MBE. Giai đoạn thứ hai, đế 
được làm sạch lớp SiO2 mới hình thành nhờ bốc bay nhiệt ở môi trường chân không cao. Chất lượng bề 
mặt đế được khảo sát nhờ phổ nhiễu xạ điện tử phản xạ năng lượng cao RHEED (Reflection High 
Energy Electron Diffraction) và phổ phát xạ điện tử AES (Auger Electron Spectrocopy). Sau khi đế Si 
đã được làm sạch hoàn toàn, một lớp màng Ge được tăng trưởng trực tiếp trên đế. Kết quả từ quan sát 
RHEED cho thấy màng Ge có chất lượng tinh thể tốt với bề mặt mịn và đồng đều. Kiểu tăng trưởng của 
lớp Ge ứng với tăng trưởng theo từng lớp (tăng trưởng 2D). 
Từ khóa: làm sạch đế silic, kỹ thuật MBE, bốc bay nhiệt, nhiễm bẩn carbon, oxit SiO2 
MỞ ĐẦU* 
Tăng trưởng epitaxy chùm phân tử trên đế Si 
được đề cập rộng rãi trong quá trình nghiên 
cứu cũng như trong quá trình chế tạo các linh 
kiện vi điện tử tích hợp với công nghệ CMOS 
hiện nay. Các nghiên cứu gần đây về ứng suất 
căng của màng Ge/Si pha tạp điện tử cũng 
như chấm lượng tử Ge/Si pha tạp Mn ứng 
dụng trong lĩnh vực quang điện tử tích hợp đã 
thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà 
khoa học trên thế giới [1-12]. Để tạo ra lớp 
màng có chất lượng tinh thể tốt trên đế Si đòi 
hỏi bề mặt Si phải được tẩy sạch hoàn toàn 
lớp SiO2 và các tạp chất khác trước khi lắng 
đọng lớp màng phía trên trong buồng MBE. 
Yêu cầu trên càng khắt khe hơn trong trường 
hợp tăng trưởng của Ge/Si vì sự sai khác hằng 
số mạng giữa Si và Ge là khá lớn 4,2% [13] nên 
chỉ cần một yếu tố nhiễm bẩn trên bề mặt cũng 
làm thay đổi đáng kể đến kiểu tăng trưởng của 
màng Ge cũng như chất lượng tinh thể. 
Nhiễm bẩn carbon được xem như một loại 
nhiễm bẩn phổ biến và bền chặt trên bề mặt 
Si. Nó có thể bắt nguồn từ sự hấp thụ các chất 
hữu cơ trong quá trình vận chuyển mẫu vào 
*
Tel: 0904 621503, Email: luongthikimphuong@hdu.edu.vn 
buồng tăng trưởng hoặc các hợp chất hữu cơ 
chưa được làm sạch triệt để trong bước làm 
sạch bằng phương pháp hoá học. Nhiệt độ để 
hình thành sự xâm nhập của carbon trên bề 
mặt đế Si khoảng 800-850oC dưới dạng các 
đám SiC. Hợp chất này rất bền và đòi hỏi một 
nhiệt độ rất cao từ 1100-1200oC để loại bỏ 
chúng khỏi bề mặt đế. Nghĩa là, để tạo ra một 
đế Si sạch và loại bỏ các sai hỏng vốn có, 
người ta có thể nung đế Si ở nhiệt độ cao 
khoảng 1200oC trong môi trường chân không 
cao [14]. Tuy nhiên kỹ thuật này dẫn tới sự 
khuếch tán không mong muốn của tạp và thay 
đổi nồng độ tạp chất được thiết lập ban đầu 
trong đế Si. Hơn nữa, sai hỏng tinh thể có xu 
hướng tăng lên khi đế được xử lý nhiệt ở 
nhiệt độ cao. Vì vậy, cần phải tìm ra một 
phương pháp làm sạch đế Si ở nhiệt độ dưới 
900
oC. Một số phương pháp làm sạch đế Si ở 
nhiệt độ thấp đã được đưa ra như dùng 
Galium (Ga) để tẩy lớp oxit nhưng lại khó 
tránh khỏi hiện tượng các nguyên tử Ga 
khuếch tán vào đế Si. Hơn nữa sự nhiễm 
khuẩn của carbon trên bề mặt Si cũng chưa 
được khống chế hoàn toàn. 
Để khắc phục những hạn chế của phương 
pháp trên, trong nghiên cứu này chúng tôi đề 
Lương Thị Kim Phượng Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 57 - 62 
58 
xuất một phương pháp làm sạch bề mặt mới, 
đã được đề cập trong một số công bố của 
nhóm tác giả [15], [6]. Trong nghiên cứu này, 
chi tiết của phương pháp làm sạch đế Si sẽ 
được trình bày cụ thể. Bên cạch đó, chất 
lượng bề mặt Si cũng được đi sâu phân tích 
và khảo sát sự tăng trưởng của màng Ge trên 
đế Si trong một số trường hợp cụ thể. 
THỰC NGHIỆM 
Đế tăng trưởng là đế silic phẳng, pha tạp loại 
n và có định hướng (100). Việc làm sạch bề 
mặt đế được tiến hành qua hai bước, bước thứ 
nhất là xử lý bằng phương pháp hoá học với 
chu trình (khoảng 03 chu trình) oxy hoá bề 
mặt trong axit HNO3 đặc nóng và tẩy lớp oxit 
trong dung dịch axit HF để ăn mòn các chất 
nhiễm bẩn còn dư trên bề mặt. 
Bảng 1. Quy trình làm sạch đế Si giai đoạn thứ 
nhất theo phương pháp hoá học 
Giải pháp Thời gian Mục đích 
Ngâm mẫu 
trong bể rung 
siêu âm với 
nước cất 
5 phút/lần Làm sạch bụi bẩn 
và các chất ion kim 
loại bám vào trong 
quá trình cất giữ, 
vận chuyển mẫu 
Ngâm mẫu 
trong bể rung 
siêu âm lần 
lượt với dung 
dịch C2H5OH 
và aceton 
10 
phút/lần 
Làm sạch các chất 
Hydro carbon 
bám vào bề mặt 
mẫu 
Ngâm mẫu 
vào dung dịch 
HF (nồng độ 
2-5%) 
10giây/lần Làm sạch lớp 
SiO2ban đầu bám 
trên bề mặt mẫu. 
Ngâm mẫu với 
axit HNO3 đặc 
nóng(80
o
C) 
10-15 
phút/lần 
Tạo một lớp SiO2 
mới 
Ngâm mẫu với 
dung dịch 
HCl:H2O2:H2O 
(tỉ lệ 3:1:1) 
10 phút Tạo một lớp SiO2 
mới cực mỏng lên 
bề mặt mẫu nhằm 
bảo vệ mẫu trước 
những tạp chất 
trước khi đưa vào 
buồng MBE 
Sau khi loại bỏ lớp oxit thô ráp trên bề mặt 
đế, một lớp oxit mỏng mịn được hình thành 
khi ngâm mẫu trong dung dịch 
HCl:H2O2:H2O để bảo vệ bề mặt khỏi sự 
nhiễm các hợp chất hydro carbon trong quá 
trình vận chuyển mẫu vào buồng MBE. Quy 
trình chi tiết được cụ thể hoá trong bảng 1. 
Bước làm sạch thứ hai là làm sạch bằng nhiệt 
trong chân không siêu cao để bốc hơi lớp 
SiO2 mỏng đã được hình thành trước đó ở 
nhiệt độ khoảng 650oC trước khi nung nhiệt 
nhanh ở 850oC trong vòng 30 giây. Việc xử lý 
nhiệt nhanh (Rapid Thermal Annealing- 
RTA) được thực hiện khoảng 4-5 lần cho đến 
khi lớp SiO2 được tẩy sạch hoàn toàn. Nhiệt 
độ đế được xác định nhờ một công tắc cặp 
nhiệt được gắn ở mặt sau của đế với độ chính 
xác khoảng ± 20oC. 
Tăng trưởng của lớp Ge được thực hiện nhờ 
hệ thống MBE chuẩn với áp suất cơ sở thấp 
hơn 2-10-10torr. Buồng tăng trưởng được trang 
bị thiết bị nhiễu xạ điện tử phản xạ năng 
lượng cao (RHEED) cho phép quan sát kiểu 
tăng trưởng của màng Ge ngay trong quá 
trình thí nghiệm. Ge được bay hơi từ nguồn 
Knudsen với hai vùng được đốt nóng, tốc độ 
bốc bay hơi nằm trong khoảng từ 2-5nm/phút. 
Phổ phát xạ điện tử AES được dùng để kiểm tra 
sự có mặt của các nguyên tử carbon và oxy trên 
đế Si trong quá trình xử lý bề mặt mẫu. 
Hình 1. Sự biến đổi của ảnh nhiễu xạ RHEED dọc 
theo hướng [100] của đế Si trong quá trình làm sạch 
theo phương pháp xử lý nhiệt trong buồng tăng 
trưởng MBE: a) đế Si ngay làm sạch giai đoạn thứ 
nhất theo phương pháp hoá học; b) sau 1 lần nâng 
nhiệt từ 650-850oC/30giây; c) sau 2 lần nâng nhiệt; 
d) kết thúc quá trình xử lý nhiệt, vạch (1x1) và vạch 
(2x1) đều xuất hiện sắc nét và đồng đều 
Lương Thị Kim Phượng Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 57 - 62 
59 
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Nhờ sử dụng dung dịch hỗn hợp của 
HCl:H2O2:H2O, một lớp mỏng SiO2 với độ 
dày khoảng hai đơn lớp (khoảng 0,6nm) đã 
được hình thành trên bề mặt đế Si. Hình 1 
biểu diễn hình ảnh nhiễu xạ điện tử của bề 
mặt đế từ lúc mẫu được đưa vào buồng tăng 
trưởng MBE cho đến khi kết thúc quá trình 
làm sạch đế giai đoạn hai bằng phương pháp 
xử lý nhiệt. Do sự có mặt của lớp SiO2 vô 
định hình với độ dày rất mỏng nên từ phổ 
phản nhiễu xạ RHEED chụp theo hướng 
[100] của mẫu (hình 1a), vạch (1x1) của lớp 
Si ở phía dưới vẫn có thể quan sát tương đối 
rõ. Tuy nhiên những vạch nhiễu xạ này vẫn 
có độ rung và không sắc nét, điều đó chứng tỏ 
bề mặt đế ghồ ghề và không trật tự. Khi bắt 
đầu tăng dần nhiệt độ đế từ nhiệt độ phòng 
lên đến 650oC (tăng lên 200oC/30 phút- 
400
o
C/30 phút- 650
oC/30 phút) vạch (1x1) 
ngày càng rõ nét, tuy nhiên vẫn chưa xuất 
hiện vạch (2x1) đặc trưng cho sự tái cấu trúc 
bề mặt của các nguyên tử Si ở lớp trên cùng. 
Chú ý rằng khi tăng nhiệt phải giữ cho chân 
không trong buồng MBE không vượt quá 
5x10
-8
 để tránh sự nhiễm bẩn lên bề mặt đế 
Si. Khi nâng nhiệt nhanh (flash) từ 650 lên 
850
oC trong vòng 30 giây rồi hạ về nhiệt độ 
ban đầu thì bắt đầu xuất hiện vạch nhiễu xạ 
(2x1) nghĩa là lớp SiO2 đang được bốc bay 
dần khỏi bề mặt đế (hình 1b). Tiếp tục tăng 
nhiệt nhanh thì vạch (2x1) càng xuất hiện rõ 
và sắc nét hơn (hình 1c). Đến khi kết thúc quá 
trình xử lý nhiệt, lớp SiO2 được tẩy sạch hoàn 
toàn khỏi bề mặt đế Si thì các vạch (1x1) và 
vạch (2x1) xuất hiện rất rõ nét, đều đặn chứng 
tỏ bề mặt đế phẳng mịn và đồng nhất. Bên 
cạch đó, từ phổ phản nhiễu xạ RHEED chúng 
ta cũng không quan sát thấy các chấm nhiễm 
bẩn của SiC trên bề mặt đế. 
Để khẳng định thêm về sự thay đổi của chất 
lượng bề mặt đế trong quá trình xử lý nhiệt, 
chúng tôi tiến hành phân tích phổ phát xạ điện 
tử AES của mẫu (hình 2).Từ hình 2 ta thấy 
rằng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý nhiệt, 
khi nung mẫu ở 650oC/30 phút thì vẫn tồn tại 
đỉnh phổ của oxy (ở vị trí khoảng 500 eV) 
nhưng không tìm thấy đỉnh phổ của carbon (ở 
vị trí 272 eV). Điều này chứng tỏ lớp oxit trên 
bề mặt đế vẫn còn nhiều và sự nhiễm bẩn của 
carbon trên bề mặt màng đã được loại bỏ 
ngay khi làm sạch mẫu ở bước đầu tiên theo 
phương pháp hoá học. Sau 02 lần nâng nhiệt 
nhanh từ 650-850oC/30 giây thì đỉnh phổ của 
nguyên tử oxy có cường độ giảm dần và vẫn 
không thấy sự tồn tại đỉnh phổ của nguyên tử 
carbon. Nghĩa là lớp oxit rất mỏng đã được 
bốc bay dần khỏi bề mặt nhờ phản ứng với 
lớp Si bên dưới và bốc hơi dưới dạng SiO 
theo phản ứng sau [17-19]: 
Si+SiO2=SiO 
Hình 2. Sự thay đổi của phổ tán xạ Auger trên bề 
mặt đế Si trong quá trình xử lý nhiệt: Khi nhiệt độ 
đế ở 650oC/30 phút (đường màu xanh); sau 2 lần 
nâng nhiệt từ 650-850oC/30 giây (đường màu 
đen); sau 5 lần nâng nhiệt (đường màu đỏ) 
Tuy nhiên để tẩy sạch hoàn toàn lớp oxit SiO2 
thì cần tiến hành xử lý nhiệt nhanh theo chu kỳ 
từ 650-850oC/30 giây khoảng 4-5 lần. Kết quả 
từ phép đo phổ AES cho thấy đỉnh phổ của oxy 
đã được loại bỏ và đế Si đã đủ sạch cho quá 
trình tăng trưởng epitaxy trong buồng MBE. 
Thông thường kiểu tăng trưởng của một vật 
liệu A trên đế B được quyết định bởi sự 
tương quan giữa năng lượng tự do bề mặt của 
đế và của lớp vật liệu lắng đọng phía trên. 
Nhờ có phổ nhiễu xạ năng lượng cao 
RHEED, chúng ta có thể khảo sát hình thái bề 
mặt cũng như kiểu tăng trưởng của màng. 
Hình 3 là ảnh RHEED của màng Ge tăng 
Lương Thị Kim Phượng Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 57 - 62 
60 
trưởng trên đế Si ứng với các điều kiện xử lý 
nhiệt khác nhau để làm sạch đế Si. Các mẫu 
được chế tạo ở cùng điều kiện nhiệt độ đế là 
270
oC, với nhiệt độ này thìkiểu tăng trưởng 
của màng Ge trên đế Si là tăng trưởng hai 
chiều (theo từng lớp) [20]. 
Hình 3. Sự thay đổi của Ảnh nhiễu xạ RHEED dọc 
theo hướng [110] của màng Ge tăng trưởng trên 
đế Si khi đế Si được xử lý nhiệt ở các điều kiện 
khác nhau. Các lớp Ge đều được tăng trưởng ở 
cùng nhiệt độ đế là 270oC, độ dày màng là 200nm. 
a) Ge tăng trưởng trên đế Si đã được làm sạch 
theo đúng quy trình 
b) Ge tăng trưởng trên đế Si (đế được làm sạch 
chỉ sau 2 lần nâng nhiệt từ 650-850oC/30giây) 
Kết thúc quá trình lắng đọng của Ge trên đế Si (đế 
được làm sạch chỉ sau 2 lần nâng nhiệt từ 650-
850
o
C/30giây 
Tuy nhiên kết quả trên chỉ có được khi đế Si 
được làm sạch hoàn toàn. Điều này có thể 
quan sát rõ ở hình 3a khi màng Ge tăng 
trưởng trên đế Si được xử lý nhiệt theo đúng 
quy trình và xử lý nhiệt nhanh 4-5 lần theo 
chu trình từ 650-850oC/30 giây. Kết quả từ 
ảnh nhiễu xạ RHEED cho thấy màng Ge được 
hình thành có chất lượng tinh thể tốt bề mặt 
mịn thể hiện bởi các vạch (1x1) và vạch (2x1) 
sắc nét. Tuy nhiên, nếu lớp SiO2 chưa được 
tẩy sạch hoàn toàn thì ngay từ quá trình lắng 
đọng ban đầu, bề mặt màng rất gồ ghề với sự 
hình thành các đảo 3D. Do đó ảnh nhiễu xạ 
RHEED chỉ gồm các chấm lớn (hình 3b). Nếu 
tiếp tục lắng đọng Ge thì kết quả là lớp Ge 
tiếp theo chuyển sang trạng thái vô định hình 
với các quầng đặc trưng trong ảnh nhiễu xạ 
RHEED (hình 3c). 
KẾT LUẬN 
Sự nhiễm bẩn của các chất hữu cơ và các tạp 
chất khác cũng như lớp oxit tự nhiên SiO2 
trên đế Si đã được loại bỏ nhờ phương pháp 
làm sạch hai bước bao gồm bước làm sạch 
theo phương pháp hoá học và bước xử lý 
nhiệt trong buồng MBE với môi trường chân 
không cao. Sau khi xử lý nhiệt nhanh khoảng 
4-5 lần từ 650-850oC/30 giây trong buồng 
tăng trưởng MBE, đế Si được làm sạch và 
quan sát rõ thấy sự tái cấu trúc bề mặt trong 
phổ nhiễu xạ RHEED. Phổ tán xạ điện tử 
AES cũng cho thấy không có sự có mặt của 
nguyên tử carbon trên bề mặt đế ngay khi xử 
lý mẫu bằng phương pháp hoá học. Các đỉnh 
phổ của nguyên tử oxy cũng được loại bỏ dần 
khi tăng số lần xử lý nhiệt nhanh. Nguyên tử 
oxy trên bề mặt đế được tẩy sạch hoàn toàn 
sau 4-5 lần nâng nhiệt. Lớp màng Ge đơn tinh 
thể chất lượng cao đã được tăng trưởng trên 
đế Si ở nhiệt độ 270oC theo mô hình tăng 
trưởng hai chiều. 
LỜI CÁM ƠN 
Xin chân thành cảm ơn GS. TS Lê Thành 
Vinh của Trường Đại học Aix-Marseille, 
Cộng hoà Pháp vì sự giúp đỡ trong quá trình 
thực hiện nghiên cứu này. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. J. Liu, X. Sun, D. Pan, X. Wang, L.C. 
Kimerling, T.L. Koch, J. Michel (2007), “Tensile-
strained, n-type Ge as a gain medium for 
monolithic laser integration on Si”, Opt. Express 
15, pp. 11272. 
2. J. Liu, X. Sun, R. Camacho-Aguilera, L. C. 
Kimerling, J. Michel (2010), “Ge-on-Si laser 
operating at room temperature”, Opt. Lett., 35, 
pp. 679. 
3. J. Liu, R. Camacho-Aguilera, J.T. Bessette, X. 
Sun, X. Wang, Y. Cai, L.C. Kimerling, J. Michel 
(2012), “Ge-on-Si optoelectronics”, Thin Solid 
Films 520, 3354. 
4. Y. Ishikawa, K. Wada (2010), “Germanium for 
silicon photonics”, Thin Solid Films 518, S83. 
5. E. Kasper, M. Oehme, J.Werner, T. Aguirov, 
M. Kittler (2012), “Direct band gap luminescence 
from Ge on Si pin diodes”, Front. Optoelectron, 5, 
pp. 256. 
Lương Thị Kim Phượng Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 57 - 62 
61 
6. J.Werner,M. Oehme,M. Schmid, M. Kaschel, 
A. Schirmer, E. Kasper, J. Schulze (2011), 
“Germanium-tin p-i-n photodetectors integrated 
on silicon grown by molecular beam epitaxy”, 
Appl.Phys. Lett. 98, 061108. 
7. M. Oehme, M. Gollhofer, D. Widmann, M. 
Schmid, M. Kaschel, E. Kasper, J. Schulze (2013), 
“Direct bandgap narrowing in Ge LED’s on Si 
substrates”, Opt. Express 21, 2206. 
8. Y. Bai, K.E. Lee, C. Cheng, M.L. Lee, E.A. 
Fitzgerald (2008), “Growth of highly tensile-
strained Ge on relaxed InxGa1−xAsInxGa1−xAs 
by metal-organic chemical vapor deposition”, J. 
Appl. Phys. 104, 084518. 
9. M. El Kurdi, H. Bertin, E. Martincic, M. de 
Kersauson, G. Fishman, S. Sauvage, A. 
Bosseboeuf, P. Boucaud (2010), “Control of direct 
band gap emission of bulk germanium by 
mechanical tensile strain”, Appl. Phys. Lett. 96, 
041909. 
10. R. Jakomin, M. de Kersauson, M. El Kurdi, L. 
Largeau, O. Mauguin, G. Beaudoin, S. Sauvage, 
R. Ossikovski, G. Ndong, M. Chaigneau, I. 
Sagnes, P. Boucaud (2011), “High quality tensile-
strained n-doped germanium thin films grown on 
InGaAs buffer layers by metal-organic chemical 
vapor deposition”, Appl. Phys. Lett. 98, 091901. 
11. A. Ghrib, M. de Kersauson, M. El Kurdi, R. 
Jakomin, G. Beaudoin, S. Sauvage, G. Fishman, 
G. Ndong, M. Chaigneau, R. Ossikovski, I. 
Sagnes, P. Boucaud (2012), “Control of tensile 
strain in germanium waveguides through silicon 
nitride layers”, Appl. Phys. Lett. 100, 201104. 
12. Luong Thi Kim Phuong and Nguyen Mạnh An 
(2014), “epitaxial growth of high curie-
temperature Ge1-xMnx 
quantum dots on Si(001) by self-assembly”, 
Communications in Physics, 24, 69-77 
13. Hsin-Chiao Luan, Desmond R. Lim, Kevin K. 
Lee, Kevin M. Chen, Jessica G. Sandland et al 
(1999). 
“High-quality Ge epilayers on Si with low 
threading-dislocation densities”, Appl. Phys. Lett. 
75, 2909 
14. Akitoshi Ishikaza and Yasuhiro Shiraki 
(1986), “low temperature surface cleaning of 
silicon and its application to silicon MBE”, 
J.Electrochem. Soc 133, 666-671 
15. Luong Thi Kim Phuong (2018), “A New 
Approach for Heavy N-Doping Process in Ge 
Epilayers Using Specific Solid Source”, Optics 
and Photonics Journal, 8, 11-19 
16. Luong Thi Kim Phuong (2018), “The effect of 
carbon element on optical properties of n-doped 
Ge on silicon substrate”, Modern Physics Letters 
B, Vol. 32, 1850224 
17. J. J. Lander and J. Morrison (1962), “Low 
Voltage Electron Diffraction Study of the 
Oxidation and Reduction of Silicon”, J. Appl. 
Phys. 33, 2089. 
18. M. Liehr, J. E. Lewis, and G. W. Rubloff 
(1987), “Kinetics of high‐temperature thermal 
decomposition of SiO2 on Si(100)”, J. Vac. Sci. 
Technol. A5, 1559 
19. A. Ishizaka and Y. Shiraki (1986), “Low 
temperature surface cleaning and its application to 
silicon MBE”, J. Electrochem. Soc. 133, 666 
20. Lương Thị Kim Phượng (2018), “Khống chế 
sự hình thành tăng trưởng dạng đảo của germani 
trên đế siclic bằng phương pháp epitaxy chùm 
phân tử”, Tạp chí khoa học và Công nghệ - Đại 
học Thái Nguyên, 181, tr. 35. 
Lương Thị Kim Phượng Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 57 - 62 
62 
SUMMARY 
SURFACE CLEANING METHOD OF SILICON SUBSTRATE 
AT LOW TEMPERATURE APPLICATION 
FOR MOLECULAR BEAM EPITAXY TECHNIQUE 
Luong Thi Kim Phuong
* 
Hong Duc University 
Silicon (Si) surface cleaning procedure by two-steps was investigated application for molecular 
beam epitaxy (MBE) technique. At the first step, surface sample is cleaned by chemical method to 
eliminate contamination of organic compound as well remove the SiO2 native oxide which has a 
low surface quality. A thin SiO2 layer is then formed to protect the Si clean surface from 
contamination during processing before MBE growth. At the second step, the SiO2 thin film is 
eliminated from the substrate by the thermal evaporated method at high vacuum environment. 
Surface substrate quality is investigated by reflection high energy electron diffraction (RHEED) 
and Auger electron spectroscopy (AES). After cleaning, a Ge film is grown directly on Si 
substrate. The observation of RHEED results shows that Ge film has a good crystal quality with 
smooth and uniform surface. The growth mode of Ge layers corresponds to layer by layer growth 
(2D growth). 
Keywords:Silicon surface cleaning; MBE technique; thermal evaporation; carbon contamination; 
SiO2 oxide 
Ngày nhận bài: 21/6/2018; Ngày phản biện: 03/8/2018; Ngày duyệt đăng: 31/8/2018 
*
 Tel: 0904 621503, Email: luongthikimphuong@hdu.edu.vn