Nビーム照射で形成したSi酸窒化膜における窒素化学結合状態の放射光X線光電子分光測定

Synchrotron radiation photoemission spectroscopy for chemical bonding of N atoms in oxynitride films formed at SiO/Si(001) by N beam irradiation

鉢上 隼介; 寺岡 有殿

Hachiue, Shunsuke; Teraoka, Yuden

極薄シリコン酸化膜付きのシリコン単結晶基板に窒素イオンビームを照射してシリコン酸窒化膜を形成した。窒素イオンビームは質量選別されたNビームである。運動エネルギーは約3keVである。照射量は6.310ions/cmである。これはSi(001)表面の原子密度にほぼ等しい。打ち込まれた窒素原子の化学結合状態を放射光を用いた光電子分光によって観察した。低密度の窒素イオン照射量であっても窒素の1s光電子スペクトルを四つの成分に分離することができた。N-1s光電子スペクトル形状の酸化膜厚依存性から各成分ピークの化学結合状態を推定した。

Silicon oxynitride layers were formed by irradiation of nitrogen ion beams at silicon substrates with ultrathin oxide layers. The nitrogen beam was mass-selected N ion beam. The translational kinetic energy was about 3 keV. The dose was 6.310 ions/cm. This value is almost equal to the atom density at the Si(001) surface. Chemical bonding states of irradiated nitrogen atoms were analyzed by photoemission spectroscopy with synchrotron radiation. Although the nitrogen dose was a low density, N-1s photoemission spectra could be deconvoluted into four peaks. The chemical bonding state of each peak was assigned with a reference of a oxide layer thickness dependence of the N-1s photoemission peak profile.