Si(001)表面酸化過程の高輝度放射光を用いた光電子分光観察

Photoelectron spectroscopic observation of Si(001) surface oxidation processes using high brilliance synchrotron radiation

小川 修一*; 吉越 章隆 ; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Ogawa, Shuichi*; Yoshigoe, Akitaka; Ishizuka, Shinji*; Teraoka, Yuden; Takakuwa, Yuji*

最近、Si2p光電子スペクトルにおいて、SiO/Si界面の第1と第2層歪みに起因する化学シフト(ベータSi,アルファSi)が指摘された。酸化に伴うそれらの成分の強度変化を追跡することで、SiO/Si(001)界面の歪みを酸化反応中にリアルタイム観察できる。本研究では点欠陥を介した統合Si酸化反応モデルの実験的検証を目的として、Si(001)表面酸化過程をリアルタイム光電子分光観察し、第1層酸化膜形成後の歪みSi成分と第2層酸化膜の初期成長速度の相関を調べた。実験はSPring-8のBL23SUの表面化学反応分析装置を用いた。n型Si(001)基板を純度99.9999%の乾燥酸素で酸化した。酸化膜の成長に伴ってベータSiは緩やかに減少し、アルファSiは増加した。また、O1s光電子強度の時間発展から、第2層酸化膜の初期成長速度の温度依存を求めた。以前の報告で温度とともに吸着酸素が動きやすくなり界面歪みが減少する傾向とベータSiの変化は一致している。これらの事実から、歪みが大きいとき点欠陥発生の頻度が大きくなるので第2層の酸化速度が増加し、また、点欠陥発生によって歪みが緩和されるためにベータSiが酸化時間とともに減少すると考えられる。

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