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口頭

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

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*; et al.

no journal, ,

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 $_{2}$ /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 $^{4+}$ 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 $^{3+}$ 状態が支配的となる現象を見いだした。

口頭

酸化Si(113)表面における電子状態の解析

大野真也*; 安部壮祐*; 三浦脩*; 成重卓真*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 安田哲二*; 田中正俊*

no journal, ,

Siナノワイヤトランジスタ等の3次元構造をもつMOSFET構造においてはさまざまな面方位のSiO $_{2}$ /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より詳細な理解が求められている。Si(113)面の酸素分子による初期酸化過程を明らかにするため、本研究では、SPring-8 BL23SUの表面化学実験ステーション(SUREAC2000)においてリアルタイム光電子分光実験を行った。Si(113)-(32)表面のSi2pスペクトルから、Si $^{1+}$ , Si $^{2+}$ , Si $^{3+}$ , Si $^{4+}$ の順番で順次酸化状態が現れた。表面において最も活性なダングリングボンドを有するサイトからの光電子信号が消失した後で直ちにSi $^{4+}$ 成分が出現することから、酸素が局所的に寄り集まって形成される酸化島が低被覆率でも成長し得ると結論した。

口頭

Initial oxidation processes on Si(113) surfaces at room temperature

田中一馬*; 大野真也*; 小玉開*; 安部壮祐*; 三浦脩*; 成重卓真*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 田中正俊*

no journal, ,

Recently, the complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) devices with three-dimensional nanostructure such as Si nanowire transistor were proposed. In these devices, there exist an SiO $_{2}$ /Si interface grown on high-index planes. Therefore, research of the structure and chemical bonding nature of such an interface is an urgent task. In our previous work, we showed that characterization of the deformed Si-O-Si at the SiO $_{2}$ /Si interface on Si(113) may be possible by analyzing both Si 2p and O 1s states simultaneously in the thermal oxidation process. However, the initial oxidation process on Si(113) at room temperature (RT) is still poorly understood. In this work, we investigated the initial oxidation process on Si(113) surfaces by real-time photoelectron spectroscopy.

口頭

Si(113)表面初期酸化過程における電子状態の解析

大野真也*; 安部壮祐*; 三浦脩*; 成重卓真*; 吉越章隆; 寺岡有殿; 安田哲二*; 田中正俊*

no journal, ,

Si電子デバイスの3次元MOSFET構造においてはさまざまな面方位のSiO $_{2}$ /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より詳細な理解が求められている。これまでに、熱酸化過程の解析からSi2p状態とO1s状態とを同時に解析することによりSiO $_{2}$ /Si界面におけるSi-O-Si歪みの評価が可能になる結果を得ているが、Si高指数面の初期酸化反応のメカニズムについてはまだよくわかっていない。本研究では、SPring-8のBL23SU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光実験を行った。Si高指数面のうち、Si(113)面に絞って初期酸化反応を調べた結果を報告する。酸化の最初期(2.4L)の時点までにバンドベンディング変化量(BB)が急激に変化することを見いだした。