電気化学的エッチング法によるシリコンウエハー表面の原子レベルの平坦化

使用电化学蚀刻方法对硅片表面进行原子级平坦化

• 批准号: 12750723
• 负责人: 叶 深
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750723/
• 关键词: Si(100); ATR-IR; 平坦化; 水素種終端化; エッチング; 電気化学的制御; 金属超薄膜; 表面増強赤外分光法; Si(111); HF

本研究は全反射赤外(ATR-FTIR)分光測定により、種々の湿式エッチング法で得た水素終端化したH-Si(100)表面構造を調べ、Si(100)表面の平坦化の可能性について議論した。(1)HF溶液のpHと濃度の依存性:エッチング用のHF溶液pHの減少により、(111)方向の異方性エッチングが抑制され、平坦な(100)表面の形成が可能だとSTM測定による研究成果が報告された。種々の低pHのエッチング溶液にSi(100)を所定時間浸漬した後、ex situ ATR-IR測定により、Si(100)表面の水素終端化の状態を観察した。ブロードなdehydride(SiH_2)とmonohydride(Si-H)のピークが観測され、溶液pH及び濃度の違いによるATR-IRスペクトル形状に大きな変化は認められなかった。STM測定で観察する表面の範囲は非常に小さいため、本分光測定結果により、低pHでエッチングする場合、平坦なSi(100)ドメンサイズは極めて小さいと推測した。(2)電気化学的制御による効果:Siの電極電位を制御することにより、Si(100)のエッチング速度の制御を試みた。N-Si(100)の電位をSiのフラットバンド電位より負の電位領域で制御しながらSi-H/SiH_2の赤外バンドの強度、ピーク位置及び半値幅をエッチング時間及び電極電位の関数としてin situ及びex situ ATR-FTIR測定により調べた。水素発生領域まで電位を制御することにより、Si(100)表面の平坦さの増加は確認されたが、H-Si(111)ほどの平坦な表面はまだ実現されていない。また、実際工業プロセスへの応用には問題がまだ多くある。(3)Si表面に金属薄膜の成長:上記のATR-IR測定を行う際、より強い表面増強赤外吸収の効果を出すために、Si表面に金属の超薄膜の成長の可能性についても同時に検討した。これまでに実現したCuの他に、Si電極の表面にAu,Pt,Pd及びその合金の成長をエッチング溶液中に無電解法によって試みた。これらの超薄膜を表面増強赤外分光法(SEIRAS)の測定に適用し、PtやPdなどの貴金属の超薄膜のSEIRAS測定に初めて成功した。

This study は outside (atr-ftir) spectroscopic determination of total reflection red に よ り, kind of 々 の wet エ ッ チ ン で グ method was た water element terminal し た H - Si (100) surface structure を べ, Si (100) surface の flat の possibility に つ い て comment し た. (1) concentration of HF solution pH と の の dependency: エ ッ チ ン グ with の HF solution pH の reduce に よ り, (111) direction の different party エ ッ チ ン グ が inhibit さ れ, flat な の (100) surface may form が だ と STM measurement に よ る research report が さ れ た. Kind of 々 の low pH の エ ッ チ ン グ solution に Si (100) を prescribed time dipping し た, ex situ ATR - IR measuring に よ り, Si (100) surface の water element terminal の state を 観 examine し た. ブ ロ ー ド な dehydride (SiH_2) と monohydride (Si - H) の ピ ー ク が 観 measuring さ れ, concentration of solution pH and び の violations い に よ る ATR - IR ス ペ ク ト ル shape に large き な variations change は recognize め ら れ な か っ た. Determination of STM で す was 観 る surface の van 囲 は very small に さ い た め, light duty determination results に よ り, low pH で エ ッ チ ン グ す る occasions, flat な Si (100) ド メ ン サ イ ズ は extremely め て small さ い と speculation し た. (2) electric 気 chemical suppression に よ る unseen fruit: Si の electrode potential を suppression す る こ と に よ り, Si (100) の エ ッ チ ン グ speed の suppression try を み た. N - Si (100) の potential を Si の フ ラ ッ ト バ ン ド potential よ り negative で の potential field suppression し な が ら Si - H/SiH_2 の red outside バ ン ド の strength, ピ ー ク position and び half numerical picture を エ ッ チ ン グ time and び electrode potential の masato number と し て in situ and び ex situ ATR-FTIR determination of によ べた modulation べた. 発 raw water element field ま で potential を suppression す る こ と に よ り, Si (100) surface flat の さ の raised plus は confirm さ れ た が, H - Si (111) ほ ど の な flat surface は ま だ be presently さ れ て い な い. Youdaoplaceholder0, industrial プロセスへ 応 応 use に くある problems がまだ more くある. (3) the Si surface に の metal film growth: written の ATR - IR measuring line を う interstate, よ り strong い surface raised strong red outside suck 収 の unseen fruit を out す た め に, Si に の metal on the surface of ultrathin membrane の growth possibilities の に つ い て も simultaneously に 検 beg し た. こ れ ま で に be presently し た Cu の he に, Si electrode surface に の Au, Pt, Pd and び そ の alloy の growth を エ ッ チ ン グ に without electrolysis in the solution に よ っ て try み た. こ れ ら の ultrathin membrane を surface raised strong outside red spectrometry (SEIRAS) determination of の に し, Pt や Pd な ど の precious metals の ultrathin membrane の SEIRAS early determination に め て successful し た.

项目成果

Sato, A.: "A ligand substitution reaction of oxo-centred triruthenium complexes assembled as monolayers on gold"Phys.Chem.Chem.Phys(PCCP). 3. 3420-3426 (2001)

Sato, A.：“以氧为中心的三钌配合物在金上组装成单层的配体取代反应”Phys.Chem.Chem.Phys(PCCP)。

魚崎浩平: "「界面ハンドブック」、第6章第2節、電極界面構造制御"エヌ・ティー・エス. 8 (2001)

Kohei Uozaki：“接口手册，第 6 章第 2 节，电极接口结构控制”NTS 8 (2001)。

Yu, H.Z.: "Molecular Orientation and Electrochemical Stability of Azobenzene Self-Assembled Monolayers on Gold : An In-Situ FTIR Study"Langmuir. 16. 6948-6954 (2000)

Yu, H.Z.：“金上偶氮苯自组装单分子层的分子取向和电化学稳定性：原位 FTIR 研究”Langmuir。

Ye, S., Nihonyanagi, S., Shimazu, K.and Uosaki, K.: "Sum Frequency Generation ( SFG ) Studies on the Conformational Order of the Self-assembled Monolayers of Alkanethiols on Silver Surface"Nonlinear Optics. 24. 93-98 (2000)

Ye, S.、Nihonyanagi, S.、Shimazu, K. 和 Uosaki, K.：“银表面链烷硫醇自组装单层构象顺序的和频生成 (SFG) 研究”非线性光学。

Imamura, T.: "Coupling of Ground-State Molecular Vibrations to Low-Energy Electronic Transition of Ruthenium(III, II)Porphyrin Dimers"J.Am.Chem.Soc.. 37. 9032-9033 (2000)

Imamura, T.：“钌(III, II)卟啉二聚体的基态分子振动与低能电子跃迁的耦合”J.Am.Chem.Soc.. 37. 9032-9033 (2000)