リアルタイム光電子分光法によるシリコン熱酸化過程の研究

实时光电子能谱研究硅热氧化过程

• 批准号: 11750023
• 负责人: 遠田 義晴
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750023/
• 关键词: シリコン酸化膜; 光電子分光; 内殼準位; リアルタイム; 熱酸化; 半導体; 放射光; その場観察; 内殻準位

本補助金の研究で得られた新たな知見を以下に述べる。1.シリコン初期熱酸化におけるドライ酸化(酸素)とウェット酸化(水蒸気)の違い室温から300℃程度の比較的低温での酸化に関し、酸素は酸化反応を起こすのに対し、水蒸気では解離吸着した表面水素が保護膜となり酸化反応を抑制することがわかった。400℃以上の比較的高温での酸化に関しては、酸素と水蒸気で大きな違いは見られなかったが、同条件で酸化させたときの酸化速度は酸素の方が大きいことがわかった。2.原子状酸素と分子状酸素による酸化の違い酸化中のSi 2p内殻準位をリアルタイム光電子分光により測定した。表面第一層の酸化において両者に大きな差は見られなかったが、第二層以下の酸化に関しては、分子状酸素に比べ原子状酸素の方が酸化の進行が極めて大きいことがわかった。この理由は、表面第一層が酸化され表面全体が酸化膜で覆われるとこれが保護膜となり、この表面状態での分子状酸素と原子状酸素の反応性の違いが顕著となったためと考えられる。3.酸化反応の面方位依存性Si(100)とSi(111)表面とで酸化反応の面方位依存性をSi 2p内殻準位により調べた。基本的に両表面の酸化過程は同じ振る舞いを示したが、サブオキサイドの配分比率で差異が見られた。4.水素終端シリコン表面の熱酸化室温では、無終端表面に比べ水素終端表面は極めて安定で酸化されにくいことがわかった。300℃以下の領域でも水素終端表面は酸化保護膜として機能するが、時間の経過とともに酸化が進行した。水素終端構造におけるモノハイドライドとダイハイドライドの酸化抑制の程度に違いは見られなかった。

This grant is to study で to obtain られた new たな insights を as described in に べる below. 1. シ リ コ ン early thermal acidification に お け る ド ラ イ acidification acid (element) と ウ ェ ッ ト acidification (water evaporate 気) い の spare room temperature か ら の well 300 ℃ low temperature で の acidification に masato し, acid acidification element は 応 を up こ す の に し seaborne, water steaming 気 で は dissociation sorption し た が protective film surface water element と な り acidification anti 応 を inhibit す る こ と が わ か っ た. High temperature above 400 ℃ の comparisons で の acidification に masato し て は, acid と water steam 気 で big き な violations い は see ら れ な か っ た が, with conditions で acidification さ せ た と き の は acid acidification speed element の party が big き い こ と が わ か っ た. 2. The atomistic acid element と molecular shape に よ る い acidification acidification の spare の Si 2 p in the inner shell must a を リ ア ル タ イ ム photoelectron spectroscopic に よ り determination し た. Surface layer 1 の acidification に お い て struck the に big き な poor は see ら れ な か っ た が, under the second の acidification に masato し て は than べ atomic, molecular acid element に acid element の party が acidification の is が extremely め て big き い こ と が わ か っ た. こ の reason は, surface layer 1 が acidification さ れ all が acidification membrane surface で fu わ れ る と こ れ が protective film と な り, こ の surface state で の acid molecule shape element と atomistic acid element の 応 sex の violations い が 顕 the と な っ た た め と exam え ら れ る. 3. Acidification reverse 応 <s:1> surface orientation dependence Si(100)とSi(111) surface とで acidification reverse 応 <s:1> surface orientation dependence をSi 2p inner shell level によ adjustment べた. Basic に struck surface vibration は の acidification process with じ る dance い を shown し た が, サ ブ オ キ サ イ ド の partition ratio difference で が see ら れ た. 4. The water element terminal シ リ コ の ン surface heat acidification temperature で は, no terminal surface に than べ water element terminal surface は extremely め て settle で acidification さ れ に く い こ と が わ か っ た. Below 300℃, the <s:2> acidification protective film on the surface of the で <s:1> hydropeptide terminal in the <s:1> field と て function て するが and time <e:1> pass through とと に に acidification が to た た. Water element terminal structure に お け る モ ノ ハ イ ド ラ イ ド と ダ イ ハ イ ド ラ イ ド の acidification degree of inhibiting の に violations い は see ら れ な か っ た.

项目成果

Y.Enta: "Si 2p spectra of initial thermal oxides on Si(100) oxidized by H_2"Japanese Journal of Applied Physics. 38-1. 253-256 (1999)

Y.Enta：“H_2 氧化的 Si(100) 上初始热氧化物的 Si 2p 光谱”日本应用物理学杂志。

Y.Enta: "Si 2p spectra of initial thermal oxides on Si (100) oxidized by H_2O"Japanese Journal of Applied Physics. 38-1. 253-256 (1999)

Y.Enta：“H_2O 氧化的 Si (100) 上初始热氧化物的 Si 2p 光谱”日本应用物理学杂志。

M.Suemitsu: "Transition from random to island mode during Si (100)-(2x1) dry oxidation and its description with autocatalytic reaction model"Applied Surface Science. 162-163. 293-298 (2000)

M.Suemitsu：“Si (100)-(2x1) 干氧化过程中从随机模式到岛模式的转变及其用自催化反应模型的描述”应用表面科学。

M.Suemitsu: "Mode transition between growth and decomposition of oxides on Si (100) : a kinetically determined critical coverage for oxidation"Applied Physics Letters. 77. 3179-3181 (2000)

M.Suemitsu：“Si (100) 上氧化物的生长和分解之间的模式转变：动力学确定的氧化临界覆盖范围”应用物理快报。

M.Suemitsu: "Initial oxidation of Si (100)-2x1 as an autocatalytic reaction"Physical Review Letters. 82. 2334-2337 (1999)

M.Suemitsu：“Si (100)-2x1 的初始氧化作为自催化反应”物理评论快报。