深さ方向分解能の高いオージェ電子分光法によるSi/Geヘテロ界面の評価

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オージェ光電子分光装置の試料台にアッタッチメントを取り付け試料台の傾斜角度を原子層オーダーで測定できるような70度まで傾けられるようにした。しかしながら試料の極最表面に残留する炭素の為光電子の信号が減衰してしまい十分な分解能が得られなかった。どの段階で表面に炭素が付着するのかを系統的に調べた結果、ターボ分子ポンプ+ロータリーポンプの組み合わせの系ではロードロック部分に付着している炭素の影響が大きく表面に数原子層の堆積を生じてしまい検出したい1原子層の信号が減衰してしまい上手く測定ができなかった。そこで、本研究助成で購入したイオンポンプ及びソ-プションポンプの排気系とした。これにより基板表面の炭素汚染は1原子層以下に抑えることができた。XPSの測定結果と各種の偏折モデルを考慮した理論計算とのフィッティングから4原子層シリコンを成長させた試料において最表面に1層ゲルマニウムが偏析しているほか基板との界面から1層目に約10%程度のゲルマニウムの偏析があると推定される結果も得られ、オージェ電子分光法では表面第1層の偏析しているゲルマニウム層の影響が大きくエッチングによりこの層を取り除かなければ正確な評価が難しいことが分かった。原子層エッチングではシリコン及びゲルマニュウムについて行った。ゲルマニウムについては再現性が得られなかったため原子層エッチングのメカニズムを明らかにするためシリコンの(111)面を用いてセルフリッミトのための吸着とエッチングのための脱離を時間的に分離し温度変調を用いて1サイクルあたり1/6原子層のエッチングを実現した。この温度はかなり高温であるのでゲルマニウムとのヘテロ構造にはそのまま応用できないので低温化をはかる必要があり現在検討中である。