赤外反射分光法による半導体電極-溶液界面反応機構の研究

红外反射光谱研究半导体电极-溶液界面反应机理

• 批准号: 10131208
• 负责人: 庭野 道夫
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10131208/
• 关键词: 半導体; 赤外分光; 多重内部反射; 固液界面; 電極反応; 反応機構; 酸化; エッチング

本研究の研究内容は、(1)溶液中でSiやGaAsウェーハの内部多重反射赤外スペクトルを測定し、固液界面物質の同定を行う。また、これらの物質の濃度が電極電位や半導体基板の種類(n型かp型か、あるいはキャリア濃度のちがい)によってどのように変わるかを明らかにする。(2)ポーラスシリコンの形成過程をその場分析する。さらに、(3)電極電位を変化させた場合の効果や光照射効果も明らかにすることであった。本年度の研究実績は以下の通りである。(1) 半導体電極溶液界面反応分析装置の改良現有の界面反応分析装置を改良し、電極電圧の印加、標準電極の取り付けを可能にした。(2) NH_4F溶液中のSi表面のエッチングおよび酸化反応過程の解明NH_4F溶液中のSi(100)表面の化学状態を赤外分光で"その場"観察した。溶液中のSi(100)表面のSi-H伸縮振動スペクトルの解析から、NH_4F溶液の濃度を増加させると、表面の酸化速度が大きくなること、また、酸化の過程で酸化膜とSi表面の界面にSi-H結合が存在することが分かった。NH_4F溶液の濃度をさらに大きくしていくと、酸化膜の形成が抑制されることが分かった。酸化膜のエッチングが優先的に起こったためであると考えられる。(3) 溶液中の半導体ウェーハに電極電圧を印加させたときの界面化学状態の解明p型およびn型のシリコン基板をHF溶液及びNH_4F溶液に浸して、基板に電圧を印加しながら赤外吸収スペクトルを測定した。時間と共にSiH伸縮振動ピーク強度が増加しており、表面がエッチングされてポーラスシリコンが形成されていることが確かめられた。印加電圧の極性を変えるとSi-Hピーク強度が減少した。半導体ウェーハの電極電圧をを変化したときの表面(界面)化学状態の変化を明らかにすることは、電子移動反応機構を解明する上で重要である。今後さらに系統的な研究を遂行する予定である。

The main contents of this study are as follows: (1) Determination of Si and GaAs in solution and identification of solid-liquid interface substances. The electrode potential depends on the type of semiconductor substrate (n-type, p-type, concentration). (2)Field analysis of the formation process of the complex (3) When the electrode potential is changed, the effect of light irradiation is obvious. This year's research achievements are as follows: (1)Improvement of an existing interfacial reaction analyzer for semiconductor electrode solutions, electrode voltage measurement, and standard electrode selection (2)A Study on the Chemical State of Si(100) Surface in NH_4F Solution by Infrared Spectroscopy The Si-H stretching vibration of Si(100) surface in solution was analyzed. The concentration of NH_4F solution was increased. The acidification rate of Si (100) surface was increased. The interface Si-H bonding of acidified Si film existed. The concentration of NH_4F solution was increased, and the formation of acidified film was inhibited. Acidification of the membrane is a priority. (3)The determination of the interfacial chemical state of the semiconductor substrate in HF solution and NH_4F solution Time and space together SiH stretch vibration intensity increases, surface increases The polarity of the voltage is changed to Si-H and the intensity is reduced. The change of electrode voltage of semiconductor and the change of chemical state of surface (interface) are important. The future of the system will be determined.

项目成果

Michio Niwano,Miyako Terashi,and Jyun-ko Kuge: "Hydrogen adsorption and desorption on Si(100)and Si(111)surfaces investigated by in-situ surface infrared spectroscopy" Surface Science. (1999)

Michio Niwano、Miyako Terashi 和 Jyun-ko Kuge：“通过原位表面红外光谱研究 Si(100) 和 Si(111) 表面上的氢吸附和解吸”表面科学。

M.Niwano,M.Terashi,Masanori Shinohara,and Daisei Shoji: "Oxidation processes on H_2O-chemisorbed Si(100)surface studied by in-situ infrared spectroscopy" Surface Science. 401. 364-370 (1998)

M.Niwano、M.Terashi、Masanori Shinohara 和 Daisei Shoji：“通过原位红外光谱研究 H_2O 化学吸附的 Si(100) 表面的氧化过程”表面科学。

M.Terashi,J.Kuge,M.Shinohara,D.Shoji,and M.Niwano: "Hydrogen adsorption and desorption processes on Si(100)" Applied Surface Science. 130-132. 260-265 (1998)

M.Terashi、J.Kuge、M.Shinohara、D.Shoji 和 M.Niwano：“Si(100) 上的氢吸附和解吸过程”应用表面科学。