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低速イオンビームエッチングと高分解能RBSによる固体内部の高分解能組成分析

使用慢离子束蚀刻和高分辨率 RBS 进行固体内部高分辨率成分分析

基本信息

批准号：
15760021
负责人：
中嶋薫
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、高分解能ラザフォード後方散乱分光法(高分解能RBS)と低速イオンビームエッチングを組み合わせて、表面下の埋もれた領域を高い深さ分解能で組成分析を行う手法を開発し、積層膜の分析に応用することを目的としている。今年度は、新たに設置した減速型低速高出力イオン銃を使用して、Si(001)基板上に高誘電率(high-K)酸化膜であるHfO_2を成長させた試料にイオンビームエッチングを施すことにより、酸化膜/Si基板の界面の高分解能分析を行った。膜厚10nmのHfO_2を成長させた試料に0.5keVのXe^+イオンを試料表面の法線から測って75°で照射し、イオンビームエッチングを行ったところ、HfO_2膜厚が減少するとともに、HfO_2とSi基板の界面をより高分解能で観察できることが示された。その結果、イオンビームエッチングする前には確認できなかった界面SiO_2層がHfO_2とSi基板の界面に約0.5nmだけ存在していることが観察できるようになった。その原因として、イオンビームエッチングによってHfO_2の膜厚が小さくなるとともに、イオンがHfO_2膜を通り抜ける際のエネルギー損失のばらつき(エネルギーロスストラグリング)が小さくなる効果に加えて、イオンが膜中の原子で多重散乱されることによるイオンのエネルギーの広がりを低減させる効果が大きいことも分かった。また、イオンビームエッチングにより試料に与えられる損傷はHfO_2の膜厚が約3nm以上の範囲で実用上問題ない程度であることが分かった。以上の結果から、高分解能RBSとイオンビームエッチングを組み合わせた手法が、試料内部の分析に有効であることが示された。本研究の成果は、平成17年度に開催される第17回イオンビーム分析に関する国際会議(6月26日-7月1日、セヴィリア市、スペイン)で発表する予定である。

This study aims to develop methods for high resolution energy rear scattering spectroscopy (high resolution energy RBS), low speed optical integration, subsurface optical integration, high resolution energy composition analysis, and multilayer film analysis. This year, new settings were set up for the use of high-K acidified films on Si(001) substrates. High resolution energy analysis of acidified film/Si substrate interface was performed. HfO_2 film thickness of 10nm was grown on the sample with 0.5 keV Xe^+ ion. The normal line of the sample surface was measured at 75°. The HfO_2 film thickness was reduced. The interface between HfO_2 and Si substrate was observed at high decomposition energy. As a result, the SiO_2 interface between the HfO_2 layer and the Si substrate was confirmed to exist at about 0.5 nm. The reason for this is that the film thickness of HfO_2 is small, and the film thickness of HfO_2 is small. The film thickness of HfO_2 is small, and the film thickness of HfO_2 is large. The film thickness of HfO_2 is about 3nm or more. The above results show that the high resolution RBS can be used to analyze the internal structure of the sample. The results of this research are expected to be presented at the 17th International Conference on Research and Analysis (June 26-July 1, 2017).