半導体表面近傍に偏析した分子状不純物の紫外線レーザラマン分光法による高感度分析

使用紫外激光拉曼光谱对半导体表面附近偏析的分子杂质进行高灵敏度分析

• 批准号: 09875011
• 负责人: 宮崎 誠一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875011/
• 关键词: 表面層高感度分析; 紫外線レーザラマン散乱; アモルファスシリコン; ネットワーク形成; 水素結合; 不純物イオン注入; 非結晶化; 非破壊分析

厚さ100nm以内のシリコン表面層の高感度分析技術の開発を目的として、短波長レザー光を励起光源として用いたラマン散乱分光システムを構築し、その分析能力を実験的に評価した。モノシラン(SiH_4)のグロー放電分解により、堆積温度250℃で、Cr蒸着Si基板上に水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)薄膜を1〜5nm堆積した。He-Cdレーザ光(波長325nm或いは442nm)励起により、直角散乱及び垂直散乱配置の光学系で、ラマン散乱スペクトルを測定した。その結果、膜厚1nmでは、SiH_x(x=2,3)結合のロッキングモードによるラマン散乱信号(中心波数〜640cm^<-1>)が支配的であり、膜厚2nmになると、480cm^<-1>付近にa-Siネットワークに特徴的なブロードなTOフォノンモードが観測される。これは、a-Si:H膜堆積表面には高次結合水素が支配的に存在し、膜厚2nm以上で、a-Siネットワークの形成が進行する事を示している。この結果は、赤外全反射吸収分光による表面結合水素のその場分析結果とよく一致する。更に、膜厚が増加すると、結合水素のロッキングモードによるラマン散乱信号では、SiH結合の信号(630cm^<-1>)が支配的になると共に、a-Siネットワーク形成の進展を反映して、a-SiネットワークTOモードに加えて、TA(150cm^<-1>),LA(320cm^<-1>)およびLO(400cm^<-1>)の信号が顕著に観測される。本システムを用いることにより、極めて浅い表面層を高感度分析できることが確認された。ただし、波長325nm励起では、442nm励起の場合に比べ、励起強度が、約30%に低下することに加えて、検出器の感度が半減するために、SN比は約一桁低下することが明らかになった。この他、厚さ10nmのSiO_2膜を通して、エネルギー10keVのAs^+イオンを5×10^<15>ions/cm^2注入したSi基板を本ラマン散乱分光システムにより分析した結果、厚さ約20nmのイオン注入層が非晶質化されていることを非破壊で確認できた。さらに、850℃6分間の熱処理により、非晶質化イオン注入層がほぼ完全に結晶化することも非破壊分析できた。

In the thick 100nm, the high sensitivity analysis technology is used for the purpose, and the short-wavelength luminescence is used to stimulate the light source to improve the performance of the light source. The temperature of the reactor is 250C, the temperature of the reactor is 250C, and the Cr is steaming the thin film a-Si:H on the Si substrate. He-Cd optical emission (wavelength 325nm or optical 442nm) stimulates the measurement of optical system, right-angle scatter and vertical scattered configuration of the optics department and the optical system. The result of the experiment, the thickness of the film 1nm, the SiH_x (X-ray 2m3), the thickness of the film, the thickness of the 1nm, the thickness of the film, the thickness of the 1nm, the thickness of the film, the thickness The surface of the a-Si:H film stack is characterized by the presence of water, the thickness of the film is above 2nm, and the thickness of the film is higher than that of a-Si. The results were consistent with those of the total reflection absorption spectroscopy (TRS) surface combined with water content field analysis. The thickness of the film, the dispersion signal, the SiH signal (630cm ^ & lt;-1>), the thickness of the film, the thickness of ) the LO (400cm ^ & lt;-1>) signal is clicked. This equipment is used to make sure that there is a high sensitivity analysis on the surface. Microwave, wavelength 325nm excitation, 442 nm excitation voltage, excitation strength, about 30% low voltage voltage, output sensitivity, half-voltage, SN ratio is about one truss lower than that. He, 10nm thick Sio _ 2 film, 10keV thin film, 10keVAs^ and lt;15>ions/ cm ^ 2 were injected into the Si substrate. In this experiment, scattered spectroscopy was used to analyze the results, and the thickness of the 20nm film was injected into the amorphized substrate. In the temperature range of 850 ℃ and 6 minutes, the micrographs were analyzed and the amorphous samples were injected into the micrographs. The samples were completely crystallized and analyzed by non-destructive analysis.

项目成果

S.Miyazaki: "Characterization of Ultrathin As-Implanted layers on Si(100)by Photoelectron Spectroscopy" Proc.of 4th Intern.Symp.on Atomically Controlled Surfaces and Interfaces. 329-331 (1997)

S.Miyazaki：“通过光电子能谱表征 Si(100) 上的超薄注入层”Proc.of 4th Intern.Symp.on Atomically Controlled Surfaces and Interfaces。

K.Nakagawa: "Insights into Surface Reactions during a-SiGe:H Deposition and Hydrogen Plasma Annealing as Obtained from Infrared Attenuated-Total Reflection Spectroscopy" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中). (1998)

K. Nakakawa：“从红外衰减全反射光谱中了解 a-SiGe:H 沉积和氢等离子体退火过程中的表面反应”J. Non-Cryst Solids（出版中）。