超熱原子状酸素によるシリコン直接表面酸化反応における運動エネルギーの効果

Effects of translational energy on surface direct oxidation reaction of silicon with hyperthermal atomic oxygen

田川 雅人*; 十河 千恵*; 横田 久美子*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿

Tagawa, Masahito*; Sogo, Chie*; Yokota, Kumiko*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden

数eVの運動エネルギーを持つ酸素原子をSi(001)に照射した場合の線型膜成長領域における酸化曲線の原子状酸素運動エネルギー依存性について報告する。実験にはレーザーデトネーション原子ビーム装置を用いた。今回の実験では1.8-5.0eVの並進エネルギーを持つ酸素原子を水素終端したSi(001)表面上に室温で照射し、形成された酸化膜厚をエリプソメトリによりその場測定した。並進エネルギー1.8, 2.7, 3.8, 5.0eVの酸素原子を照射した場合の初期酸化膜成長曲線から、いずれの場合も酸化膜成長初期には原子状酸素の強度に対して直線的に酸化膜厚が増大することがわかった。初期酸化直線の傾きは並進エネルギーの増加に伴い増大した。また、膜成長が直線則から外れる酸化膜厚は1.8eVでは約0.35nm、それ以上では0.7nmであることがわかった。SPring-8のBL23SUで測定した放射光光電子分光の解析から、酸化膜厚が0.6nmの状態でもSiの状態は主としてSi, Siであり、それ以上の酸化膜厚ではSiのみが増加していくことが示された。これらの結果より並進エネルギー2.7eV以上の場合には、サブサーフェイスのSi原子のバックボンドが直接酸化されると考えられる。

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