Real-time monitoring of oxidation processes on the Si(001) surface using O gas under 1000 K by synchrotron radiation photoemission spectroscopy

Si(001)表面の1000K以下における酸化過程の放射光光電子分光によるリアルタイムモニタリング

吉越 章隆 ; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Yoshigoe, Akitaka; Moritani, Kosuke; Teraoka, Yuden

Si(001)表面初期酸化は、超LSIのMOSトランジスター製造技術として重要であるばかりでなく、表面化学としても大変興味深い反応系である。これまでの研究から表面温度が、1000K以下では、酸化反応がpassive酸化領域とSiO脱離を伴う2次元島状酸化領域に分けることが知られている。これまでの研究は、表面吸着酸素量の時間変化、いわゆる反応速度論に基づいた議論がほとんどであり、吸着状態つまりSiの酸化状態と成長モードの関係がわからなかった。本報告では、SPring-8の軟X線ビームラインBL23SUに設置したSUREAC2000を用いて、高輝度放射光によるリアルタイム光電子分光観察によりこれらの情報を得たので報告する。実験の結果、2次元島状成長領域では、酸化初期からSiが明瞭に観察され、SiO形成が反応初期に形成されていることがわかった。

The Si(001) oxidaion is an important reaction for not only semiconductor technology but also surface science. It is known that the growth mode forming oxide-layers is divided into two regions depending on surface temperature conditions. One is passive oxidation and the other is two dimensional island growth including SiO desorption. Since the oxygen uptake measurements have been measured in many reported studies, Si oxidatuion states related to the growth of oxide-layers have not been clarified yet. In order to measure the time evolution of Si oxidation states depending on the surface temperature, we have performed the real-time photoemission measurements using synchrotron radiation at SUREAC2000 in SPring-8 . We found that the Si states was formed at the early oxidation stage in the two dimiensional island regions.