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山本 喜久*; 鈴木 康*; 宮本 優*; Bantaculo, R.*; 末光 眞希*; 遠田 義晴*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 朝岡 秀人; 山崎 竜也
薄膜・表面物理分科会/シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告, p.207 - 210, 2009/01
本研究では、Si(110)表面が酸素で被覆される際の基板の反りを光学的に測定し、(001)方向と(-110)方向について酸化時の曲率の変化を評価した。また、酸素吸着量及び化学結合状態の時間発展を光電子分光により評価し、基板曲率測定の結果と併せてSi(110)酸化の異方性について検討した。基板曲率はmulti-beam optical sensorシステムを用いた。光電子分光はSPring-8のBL23SUに設置された表面化学実験ステーションで行い、O1sから酸素吸着量を、Si2pから化学結合状態を評価した。酸化は両実験とも5.0ないし6.7
10
Paの純酸素ガスで行い、基板温度は600
Cとした。(-110)方向では酸化膜側が凸になる圧縮性の応力が生じるのに対し、(001)方向には酸化膜側が凹になる伸張性の応力が生じた。光電子分光実験では、Si(110)表面ではlayer-by-layer様式で酸化が進行しない結果を得ている。(001)方向に伸張性の応力が作用するという曲率測定の結果は、(001)方向成分を有するB-bondへの酸素結合を支持する。
山本 喜久*; 鈴木 康*; 宮本 優*; Bantaculo, R.*; 末光 眞希*; 遠田 義晴*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 朝岡 秀人; 山崎 竜也
no journal, ,
Si(110)面の弾性は非等方的であるため、酸化応力により生じる基板の反りには異方性があると予想される。そこで本研究では、Si(110)表面初期酸化時の化学結合と基板曲率の時間発展を放射光光電子分光(SR-PES: Synchrotron Radiation Photoemission Spectroscopy)、及び、多ビーム光学センサ法(MOS: Multi-beam Optical Sensor)によるリアルタイム計測により評価した。SR-PESはSPring-8のBL23SUに設置された表面化学実験ステーションにて行った。酸素圧力1.510Pa,基板温度873Kでの酸化では、酸素吸着量はLangmuir型で増大し、ランダム吸着により酸化が進行する。Si
とSi
の形成が酸化開始直後から急速に進む一方、Si
はあまり形成されない。これは(-110)方向に連なる面内Si-Si結合(A-bond)のすべてが酸化するよりも先に面間Si-Si結合(B-bond)の酸化が起こり、Siが多数形成されることを示唆している。一方、基板曲率の変化からも、(-110)方向への強い圧縮応力を伴うA-bond酸化が不十分なままB-bondが酸化されることが示唆された。