スパッタ処理されたSi基板へのErO膜の作製における照射の効果

Irradiation effect in the fabrication of ErO film on the sputter-treated Si

藤田 将弥*; 朝岡 秀人  ; 山口 憲司

Fujita, Masaya*; Asaoka, Hidehito; Yamaguchi, Kenji

イオンビームスパッタ蒸着法によりErOターゲットをOイオンでSi基板上に蒸着すると、ErOが優勢な薄膜が生成するものの、ErSiの生成を抑えることができず、単相膜の作製には至っていない。一方、Si基板のスパッタ・エッチ(SE)処理条件の違いが、基板とFeの反応により生成する-FeSi薄膜の結晶構造に影響するとする従来の結果にならって、照射により基板での表面拡散を制御し、ErSiの生成を抑制できないかと考えた。実験では、まず、常温で3keVのNeビームをフルエンス; (a)3.710 Ne cmもしくは、(b)3.710 Ne cmでSi(100)基板をスパッタ処理した後、800Cでアニールした。その後、ErOをターゲットとし、Si基板上に700Cで蒸着した。一部の実験では蒸着後も700Cで加熱を継続した。薄膜の結晶構造はX線回折(XRD)によって評価した。実験結果によると、SE処理時の照射フルエンスに関係なく、700Cでの加熱時間とともにErO膜の配向性は向上する傾向を示したものの、これまでと同様ErSi相の成長もみられ、完全な単相膜の実現には至らなかった。

The ion beam sputter deposition method is capable of fabricating highly-oriented ErO thin film on crystalline Si substrate at 700 C, by bombarding ErO target with O ion beam. However, there always exists silicide phase (ErSi) due to direct reaction between sputtered Er atoms and the Si substrate. In order to find ways to prevent, or slow down the reaction of Si with Er, the dependence of the sputter-etching conditions of the substrate, which are conducted prior to deposition to remove surface impurities, on the film crystalline properties was investigated. In the experiment, two sputter-etching conditions, (a) fluence 3.710 ions cm (normally employed condition) and (b) 3.710 ions cm, were employed. The results of the film structure observed by XRD analysis indicated that the silicide phase was present irrespective of the fluence conditions employed.