熱酸化と超音速分子線によるSi(113)表面酸化過程の比較検討

Investigation of the difference between thermal oxidation and supersonic molecular beam induced oxidation on Si(113)

大野 真也*; 安部 壮祐*; 兼村 瑠威*; 三浦 脩*; 成重 卓真*; 井上 慧*; 百瀬 辰哉*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 尾形 祥一*; 安田 哲二*; 田中 正俊*

Ono, Shinya*; Abe, Sosuke*; Kanemura, Rui*; Miura, Shu*; Narishige, Takuma*; Inoue, Kei*; Momose, Tatsuya*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Ogata, Shoichi*; Yasuda, Tetsuji*; Tanaka, Masatoshi*

Siナノワイヤトランジスタ等の3次元構造を持つMOSFETにおいてはさまざまな面方位のSiO/Si界面が存在する。このため、Si高指数面上に形成される極薄酸化膜の構造や電子状態の詳細な理解が求められている。本研究では、SPring-8 BL23SUの表面化学実験ステーション(SUREAC2000))において酸化過程のリアルタイム光電子分実験を行った。熱酸化過程については基板温度を340Kから920Kとした。分子線酸化過程については並進運動エネルギーが1.12eVから2.32eVの超音速分子線を用いて初期酸化反応を研究した。その結果、820KにおいてはSi(113)ではO1s光電子スペクトルの高結合エネルギー成分(HBC)の強度が顕著に減少することがわかった。この傾向は熱酸化と分子線酸化のすべての条件で共通している。このHBC強度の減少はSi(113)面において歪んだSi-O-Si結合が形成されやすいことに対応する。また、熱酸化ではSi状態が支配的であるのに対して、室温で行った分子線酸化ではSi状態が支配的となる現象を見いだした。

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