極低濃度HF水溶液を用いた陽極酸化により作製したSi基板上酸化膜の原子結合状態

Atomic bonding state of silicon oxide anodized in extremely diluted hydrofluoric solution

新井 太貴*; 吉越 章隆 ; 本橋 光也*

Arai, Taiki*; Yoshigoe, Akitaka; Motohashi, Mitsuya*

現在、Si酸化膜は絶縁材料として電子デバイスや生体材料に広く利用されている。この膜の原子結合状態は、各デバイスの特性に影響を与えるため、特に膜のSiとOの化学結合状態の理解と制御が必要となる。本研究では、極低濃度のHF水溶液を用いた陽極酸化によってSi基板表面に形成されるSi酸化膜をX線光電子分光によって分析した。Si2pおよびF1sスペクトルを中心に調べた。HF濃度がppmオーダであるにもかかわらず、膜表面にパーセントオーダのFを含んでいることがわかった。膜中にSi-FやSi-O-F結合が形成されたことを示唆する結果である。また、FとOの深さ分布が異なることから、FとOで表面反応プロセスが異なることが推論された。

Si oxide films are currently widely used as insulating materials in electronic devices and biomaterials. The atomic bonding state of these films significantly influences the properties of each device, thus it is particularly necessary to understand and control the chemical bonding state between Si and O in the films. In this study, the Si oxide films formed by anodic oxidation on Si substrate surfaces in extremely low concentrations of HF solutions were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy mainly focusing on Si2p and F1s spectra. Although the HF concentration is in the order of ppm, the films contain percent order of F atoms, suggesting the formation of Si-F and Si-O-F bonds in the films. It was also found that the different depth profiles for F and O atoms was observed, indicating that the surface reaction processes seem to be different depending on each element.