超低速分子イオンを用いた極浅不純物ドープ層のサブナノレベル深さ分析

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本研究では,超低速イオンと固体表面との相互作用を明らかにするとともに,得られた知見をもとにして,サブナノレベルの深さ分可能での半導体デバイスのスパッタ深さ分析技術の確立を目指している.オージェ電子分光法(AES)スパッタ深さ分析におけるビームアライメントや深さスケールの較正などにSi基板上の膜厚100nmのSiO_2薄膜が標準試料として用いられている.しかしながら,SiO_2薄膜がAES測定中の電子線照射により損傷を受けることから,深さ分析の精度が劣化することが問題となっている.そこで本年度は,このSiO_2の電子線照射損傷現象について調べた.得られた知見は以下の通りである.1.SiO_2試料表面の炭素汚染を200 eVの超低速Ar^+イオン照射により除去して炭素汚染量の異なるSiO_2表面を作製し,炭素汚染量とSiO_2薄膜の電子線照射損傷の相関を調べ,炭素汚染が多い方が損傷が抑えられることを明らかにした.2.酸素雰囲気下でのSiO_2表面への電子線照射を行うことでSiO_2の電子線照射損傷を抑えられ,酸素分圧が高い方が損傷が抑えられること,5×10^<-6>Torrの酸素分圧では損傷が起きないことを明らかにした.3.酸素雰囲気下での電子線照射はSiO_2表面への電子線照射損傷を抑えるだけでなく,損傷を与えることなく表面炭素汚染を完全に除去できることが明らかとなった.4.SiO_2の電子線照射損傷はSiO_2が還元されて酸素が脱離することで起きており,酸素雰囲気下での電子線照射損傷過程は,損傷(還元)過程と回復(酸化)過程の競合過程であることが明らかとなった.