統合Si酸化反応モデルの実験的検証,2; 界面酸化速度のO圧力依存

Experimental verification of the unified Si oxidation reaction model, 2; O pressure dependence of interfacial oxidation rate

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*

点欠陥を介した統合Si酸化反応モデルにおける酸素の振る舞いを検討するために、放射光光電子分光を用いてSi(001)表面酸化過程をリアルタイム観察し、初期界面酸化速度の酸素圧力依存を測定した。実験はSPring-8のBL23SUに設置されている表面化学反応解析装置を用いて行った。p型Si(001)清浄表面を酸化させ、O1sとSi2p光電子スペクトルを交互にリアルタイム測定した。Si(001)表面が完全に酸化膜で覆われた後、酸素圧力を増加させて界面酸化反応を促進させた。初期界面酸化速度と上昇させた酸素圧力は直線の相関を示したが、相関直線の傾きは0.5であった。このことから、界面酸化反応は酸素供給律速ではないことが明らかとなった。

In this study, real-time XPS was applied to investigating the effect of the rapid O pressure increase on the interfacial oxidation rate in connection with the changes in stress (strain) at the SiO/Si(001) interface. The oxidation experiments were performed using the surface reaction analysis apparatus placed at the BL23SU of SPring-8. The photoelectron spectroscopy measurement of O1s and Si2p was performed during oxidation of a p-type Si(001) surface. When the Si surface was completely covered by the oxide, the O pressure was increased to enhance the interfacial oxidation. The O pressure and initial rate of interfacial reaction after O pressure increase shows the linear correlation and its gradient is obtained as 0.5. It is found that the O supply is not the limiting reaction of SiO/Si interface oxidation. Based on these results, an interfacial reaction model of oxygen and Si atoms is proposed.