Si系アモルファス絶縁薄膜の表面構造敏感エッチングと原子制御

硅基非晶绝缘薄膜的表面结构敏感刻蚀与原子控制

• 批准号: 10875065
• 负责人: 松浦 孝
• 金额: --
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 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-10875065/
• 关键词: 原子層エッチング; ECRプラズマ; Si窒化膜; 励起水素; Arイオン照射; 表面吸着・反応; 高清浄雰囲気; XPS

本萌芽研究では、Si系アモルファス絶縁膜の原子層エッチングを表面構造に敏感な形で実現し、その反応過程を基礎的に解明することを目指して研究を行った。高清浄ECRプラズマ装置を用い、まず、結晶性のSiやGeで実現した塩素ラジカルの吸着とArイオン照射を交互に繰り返す方法による原子層エッチング法を試み、アモルファスのSi窒化膜は物理的スパッタ効果と同程度の微少量しかエッチングされないことを明らかにした。これはSiとN原子の結合エネルギーが強いためと考え、それを効果的に弱める化学種として励起水素を用いた検討を行った。その結果、表面N原子のみを選択的に1原子層自己制限的に除去できる条件があることを見いだした。さらに、表面に残留した1原子層のSiを水素添加Arイオン照射で選択的に除去できるころを見いだした。そこで、これら2つの素過程を交互に繰り返すことにより、役割分担型でSi窒化膜の原子層エッチングが可能であることを提案し、これを3サイクルまで繰り返して1サイクル当たりSi窒化膜の平均原子層厚分ずつエッチングされることを実証した。なお、これらの実験は1〜2mmの極薄膜厚の試料を用い、表面分析をX線光電子分光法(XPS)、FTIR/RAS、RHEED等を用いて行ったものである。本萌芽研究の成果はSi系絶縁膜の原子層エッチングをはじめて可能にしたもので、デバイス極微細化の進展とともに今後重要になる技術であり、今後引き続いて関連研究を発展的に継続する予定である。

This research aims to investigate the sensitive surface structure of Si system insulating films and the fundamental understanding of their reaction processes. High definition ECR devices are used in a variety of applications, including the absorption and Ar irradiation of crystalline Si Ge films, and the atomic layer method is used to test and analyze crystalline Si Ge films. The physical properties of Si Ge films are similar to those of crystalline Si Ge films. The combination of Si and N atoms makes it possible to increase the number of atoms. As a result, the surface N atoms are selected from the 1 atomic layer and the conditions are removed. In addition, the surface of the silicon atom layer is removed by Ar irradiation. The atomic layer thickness of Si film is possible due to the interaction of the two elementary processes. The average atomic layer thickness of Si film is proved to be the same. For surface analysis, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), FTIR/RAS, RHEED, etc. are used. The results of this preliminary research are expected to be important for the development of atomic layer technology for Si based insulating films and for the future development of related research.

项目成果

J.Murota et al: "Atomic-Layer Surface Reaction of NH_3 on Si(100)at Low temperatures" Abstract of 1998 International Symposium on Formation,Physics and Device Application of Quantum Dot structures. Abs.No.Tu4-10. 134 (1998)

J.Murota等人：“低温下NH_3在Si(100)上的原子层表面反应”1998年国际量子点结构形成、物理和器件应用研讨会摘要。

T.Watanabe et al: "Atomic-Order Thermal Nitridation of Silicon at Low Temperatures" J.Electrochem.Soc.145,12. 4252-4256 (1998)

T.Watanabe 等人：“硅在低温下的原子级热氮化”J.Electrochem.Soc.145,12。

Y.Honda et al: "Atomic-Order Layer Role-Share Etching of Silicon Nitride Using an ECR Plasma" Proceedings of the 12th International Symposium on Plasma Processing. PV98-4. 94-100 (1998)

Y.Honda 等人：“使用 ECR 等离子体对氮化硅进行原子级层角色共享蚀刻”第 12 届国际等离子体处理研讨会论文集。

T.Watanabe et al: "Separation between Surface Adsorption and Reaction of NH_3 on Si(100)by Flash Heating" Jpn.J.Appl.Phys.38,1B. 7717-7722 (1998)

T.Watanabe 等人：“通过快速加热在 Si(100) 上进行 NH_3 的表面吸附和反应的分离”Jpn.J.Appl.Phys.38,1B。

T.Matsuura et al: "Atomic-Order Layer Etching of Silicon Nitride with a Role-Share Method Using an ECR Plasma" Abstract of 4th Asia-Pacific Conferece on Plasma Science and Technology & 11th Symposium on Plasma Science for Materials. 61 (1998)

T.Matsuura 等人：“Atomic-Order Layer Etching of Silicon Nitride with a Role-Share Method using an ECR Plasma”第四届亚太等离子体科学技术会议摘要