Oxidation kinetics of Si(110) surface and electrical properties of the oxide as a basis for next-generation CMOS devices

Si(110) 表面的氧化动力学和氧化物的电性能作为下一代 CMOS 器件的基础

• 批准号: 19360015
• 负责人: SUEMITSU Maki
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19360015/
• 关键词: Si(110); 初期酸化; リアルタイム光電子分光測定; 「その場」走査トンネル顕微鏡測定; Si(110)面; Si酸化; 光電子分光; 放射光; 酸化歪; 表面再配列構造; UVオゾン処理; XPS, SR-XPS測定; STM測定; 初期酸化過程

CMOS活性面として長く使われてきたSi(100)面の物性的限界に伴い, Si(110)面の使用が注目を集めている。本研究はこのSi(110)面の酸化機構の解明を目的として遂行され, 以下を明らかにした。(1) Si(110)-16×2清浄表面の初期酸化過程において, 16×2再配列構造を構成するペンタゴンペアへの優先酸化を中心とするSi(110)表面に特徴的な酸化機構を見出した.(2) Si(110)面初期酸化では, 4価の酸化状態が支配的なSi(100)面酸化と大きく異なり, 3価の酸化状態が1原子層酸化膜の形成まで一貫して支配的であることを明らかにし, これがSi(110)結晶構造に起因することを示した.(3) Si(110)-16×2表面に酸素を室温吸着させ, これを300℃アニールすることによって室温吸着酸化状態が熱酸化膜に近い酸化構造へと移動することを見出し, Si(100)や(111)面で確認されていた準安定酸化吸着状態がSi(110)にも存在する事を初めて明らかにした.(4) 光電子分光と表面歪測定を比較測定し, 酸化の進行に伴い, 結晶構造を反映した異方性を伴う表面歪が発生することを初めて明らかにした.

CMOS active surface と し て long く make わ れ て き た Si (100) surface の physical limits に companion い, Si (110) surface の use が attention を sets め て い る. In this study, the <s:1> ら <s:1> Si(110) -surface <s:1> acidification mechanism <e:1> explains the を purpose と て て to carry out され, and the following を is used for ら ら に た た た た た た た. (1) Si (110) - 16 x 2 early qing at surface の acidification process に お い て, 16 x 2 with column structure を constitute す る ペ ン タ ゴ ン ペ ア へ の priority acidification を center と す る Si (110) surface に 徴 な acidification institutions を see out し た. (2) Si (110) surface early acidification で は, 4 価 の acidification state dominated が な Si (100) surface acidification と き く different な り, 3 価 の 1 atomic layer acidification acidification condition が membrane の form ま で consistently し て で dominated あ る こ と を Ming ら か に し, こ れ が Si (110) crystal structure cause に す る こ と を shown し た. (3) Si (110) - 16 x 2 surface element を に acid at room temperature sorption さ せ, こ れ を 300 ℃ ア ニ ー ル す る こ と に よ っ て room temperature sorption state of acidification が hot に nearly い acidification acidification membrane structure へ と mobile す る こ と を see し, や Si (100) (111) surface で confirm さ れ て い た quasi stable state of acidification sorption が Si (110) に も exist す る things early を め て Ming ら か に し た. (4) determination of photoelectron spectral と surface slanting を compare し, acidification に with い の, Crystal structure を reflect し た を with different party う surface slanting が 発 raw す る こ と を early め て Ming ら か に し た.

项目成果

Bonding Structure of Ultrathin Oxides on Si(110) Surface

Si(110)表面超薄氧化物的键合结构

• 发表时间: 2008
• 期刊: Materials Research Society Symposium proceeding 1074
• 作者: Yoshihisa Yamamoto;Hideaki Togashi;Atsushi Kato;Maki Suemitsu;Yuzuru Narita;Yuden Teraoka;Akitaka Yoshigoe
• 通讯作者: Akitaka Yoshigoe

SR-PES Observation of Metastable Chemisorption State of Oxygen on Si(110)-16x2 Surface

Si(110)-16x2 表面氧亚稳态化学吸附状态的 SR-PES 观察

• 发表时间: 2007
• 作者: 清水洋平;香月将吾;横山裕也;渡邉晃彦;内藤正路;西垣敏;碇智徳;山本 喜久
• 通讯作者: 山本 喜久

Real-time monitoring of initial oxidation of Si(110)-16×2 surface by Si 2p Photoemission spectroscopy

Si(110)-16×2表面初始氧化Si 2p光电子能谱实时监测

• 发表时间: 2007
• 作者: Yoshihisa Yamamoto;Hideaki Togashi;Atsushi Konno;Satoshi Hasegawa;Seiiti Goto;Takuya Nakano;Maki Suemitsu;Yuzuru Narita;Akitaka Yoshigoe;Yuden Teraoka
• 通讯作者: Yuden Teraoka

Initial oxidation of Si(110)as studied by real-time synchrotron-radiation x-ray photoemission spectroscopy

实时同步辐射X射线光电子能谱研究Si(110)的初始氧化

• 发表时间: 2009
• 期刊: J.Vac.Sci.Technol B27(1)
• 作者: M. Suemitsu;Y. Yamamoto;H. Togashi;Y. Enta;A. Yoshigoe;Y. Teraoka
• 通讯作者: Y. Teraoka

SR-PESとSTMによるSi(110)-16×2室温酸化表面上の準安定状態の観察

SR-PES和STM观察Si(110)-16×2室温氧化表面亚稳态

• 发表时间: 2008
• 作者: 富樫秀晃;山本喜久;後藤成一;高橋裕也;中野卓哉;今野篤史;末光眞希;朝岡秀人;吉越章隆
• 通讯作者: 吉越章隆