金属一半導体界面形成初期過程における界面原子変化の直接観察

金属一半導体界面における現象を原子レベルで理解することは、今後の半導体マイクロエレクトロニクスの発展のために、今後ますます重要となるものと考えられる。そこで本研究では、(1)超高真空下でよく定義された状態での、界面形成初期過程における、金属および半導体原子配列のミクロな構造を、高速ならびに低速イオン散乱により調べること、(2)Si清浄表面をあらかじめ原子状水素でタ-ミネ-トすることにより、表面状態を変化させた基板上での界面形成過程を調べ、清浄表面の場合との比較検討を行うこと、(3)積層光導波路における、金属電極の界面構造と電気光学特性との相関を調べることなどを目的としている。Si表面の水素タ-ミネ-ションは、LSIプロセスの低温化実現の有力な手法として、実用面からの研究が活発に行われている。これらを含め、表面水素の関与した種々の現象を追求するため、我々は、まず、高エネルギ-イオンによる水素の非破壊、高感度定量方法を確立し、既にこれを用いて、超高真空中におけるSi(100),(111)上の水素化過程の観察を行った。その応用としてAg/Si(111)界面形成に及ぼす水素タ-ミネ-ションの影響を調べた。その結果、表面水素により、Ag膜のエピタキシャル成長が大幅に促進されることを見出し、これをHydrogenーMediatedーEpitaxy(HME,水素媒介エピタキシ-)と名づけ、そのメカニズムについて検討した。この結果は、基板表面を予め、単原子層レベルの水素で修飾することにより、金属/半導体界面形成初期過程を制御できることを示している。金属/半導体の多くの組合せの中から、ここではプロトタイプとしてAg/Si系を取り上げたが、他の系についても現在検討を進めている。また、水素以外の元素による修飾についても今後研究を進めたいと考えている。

金属一半導体界面における現象を原子レベルで理解することは、今後の半導体マイクロエレクトロニクスの発展のために、今後ますます重要となるものと考えられる。そこで本研究では、(1)超高真空下でよく定義された状態での、界面形成初期過程における、金属および半導体原子配列のミクロな構造を、高速ならびに低速イオン散乱により調べること、(2)Si清浄表面をあらかじめ原子状水素でタ-ミネ-トすることにより、表面状態を変化させた基板上での界面形成過程を調べ、清浄表面の場合との比較検討を行うこと、(3)積層光導波路における、金属電極の界面構造と電気光学特性との相関を調べることなどを目的としている。Si表面の水素タ-ミネ-ションは、LSIプロセスの低温化実現の有力な手法として、実用面からの研究が活発に行われている。これらを含め、表面水素の関与した種々の現象を追求するため、我々は、まず、高エネルギ-イオンによる水素の非破壊、高感度定量方法を確立し、既にこれを用いて、超高真空中におけるSi(100),(111)上の水素化過程の観察を行った。その応用としてAg/Si(111)界面形成に及ぼす水素タ-ミネ-ションの影響を調べた。その結果、表面水素により、Ag膜のエピタキシャル成長が大幅に促進されることを見出し、これをHydrogenーMediatedーEpitaxy(HME,水素媒介エピタキシ-)と名づけ、そのメカニズムについて検討した。この結果は、基板表面を予め、単原子層レベルの水素で修飾することにより、金属/半導体界面形成初期過程を制御できることを示している。金属/半導体の多くの組合せの中から、ここではプロトタイプとしてAg/Si系を取り上げたが、他の系についても現在検討を進めている。また、水素以外の元素による修飾についても今後研究を進めたいと考えている。