30keV励起光電子分光法の開発と半導体デバイスのバンドアライメント評価への適用

30keV激发光电子能谱的研制及其在半导体器件能带排列评估中的应用

• 批准号: 22K04210
• 负责人: 安野 聡
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04210/
• 关键词: 硬X線光電子分光; 高エネルギーX線; バンドアライメント評価

本研究は高エネルギー光電子の制御技術と放射光による高エネルギーX線(～30 keV)を組み合わせた数百nmの分析深さを有する新しい光電子分光法を開発し、実際の半導体デバイス構造の電子状態を非破壊で評価する事によって真に求めたいバンド構造を得る事を目的とするものである。2022年度は、最大20 kVの高電圧印加に対応可能なサンプルステージの開発と20 kV以上の電圧印加が可能で安定性の高い低ノイズ高圧電源の導入を行った。実証実験では励起X線エネルギーを14→20 keVに段階的に引き上げながら、高圧電源と既設のエネルギーアナライザーによる2段階制御方式の光電子の運動エネルギー制御技術の開発を進め、最大で励起X線エネルギー20 keVでの光電子スペクトルの取得に成功した。表層に100nm程度の層を持つSiO2(110nm)/Si基板構造に対して20 keV励起による測定を行ったところ、下層Si基板由来のシグナル(Si 1sピーク)を明確に検出できることを確認した。次年度はさらに高いX線エネルギーでの検証を進め、最終的な目標である30 keV励起による光電子分光測定技術開発を行う予定である。

This study is aimed at the development of a new method of photoelectron spectroscopy for the synthesis of high-energy photoelectrons and high-energy X-rays (~30 keV) at several hundred nm. In 2022, the maximum voltage of 20 kV is required for the development of high voltage power supply, and the maximum voltage of 20 kV is required for the introduction of high voltage power supply. It has been proved that the development of optoelectronic motion control technology with two-stage control method has been successfully achieved in the 14 - 20 keV stage of excitation X-ray generation and the 20 keV stage of excitation X-ray generation. The measurement of SiO2(110nm)/Si substrate structure for the surface layer of 100nm and the origin of Si substrate (Si 1s) for the 20 keV excitation are clearly identified. The next year, the development of high-voltage X-ray emission detection technology will be carried out. The final goal is to start with 30 keV excitation.