原子スケールで平坦なシリコン表面上のAlの初期成長過程のX線光電子分光法による解明

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本研究の目的は、原子レベルで平坦な水素終端シリコン表面上の金属の初期成長過程を明らかにし、これにより将来の極微細寸法を有するデバイス作製技術の基礎を築くことにある。デバイス作製上重要なことのひとつが配線のコンタクト抵抗を小さくすることでる。そのための方法の一つとして、Al/シリサイド/Si構造がある。そこで、本研究では、まず水素終端Si面のシリサイド形成過程を調べた。40%弗化アンモニウム溶液処理で作製した原子スケールで平坦な水素終端Si(111)面上に基板温度300℃でコバルトを約2分子層蒸着し、アニール温度400℃、500℃、600℃におけるシリサイド形成過程をX線光電子分光法(スエ-デン製ESCA300)を用いて検討した。その結果、次に知見が得られた。1)300℃、400℃、500℃、600℃とアニール温度が高くなると、シリサイドからの信号のほかに酸化したシリコンからの信号が増加する。また、600℃アニール後の試料を角度分解X線光電子分光法で測定した結果は、酸化したシリコンがシリサイドの表面付近に存在することを示している。このことから、600℃において基板のシリコンがコバルトシリサイド層を通り表面へ拡散していることが導かれる。また、シリコンの分子線エピタキシ-装置の設計と製作を行った。今後、高品質なAl/シリサイド/Si構造の作製のために、この装置を用いて清浄なシリコン表面を作製し、シリサイド形成過程における極微細構造の変化、Alの吸着サイト・物理吸着サイトと金属薄膜の成長に伴う極微細構造の変化を検討する予定である。