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論文

Real-time monitoring of initial thermal oxidation on Si(001) surfaces by synchrotron radiation photoemission spectroscopy

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(6B), p.3976 - 3982, 2003/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:29.19(Physics, Applied)

Si(001)表面の熱酸化過程は、MOSFETのゲート絶縁膜形成において重要な反応系であり、ULSIの微細化により、酸化膜厚を数nmまで制御することが、ますます重要になっている。O$$_{2}$$ガス圧を1$$times$$10$$^{-4}$$Pa,表面温度を870Kから1120Kと変えたときの酸化反応を放射光Si2p及びO1s光電子分光法を用いて調べた。酸素吸着量の時間発展とその際のSi酸化状態の関係が明らかとなった。酸素吸着量の時間変化は、表面温度によりLangmuirタイプと自己触媒反応モデルという反応速度論に基づいた吸着特性で説明ができることがわかった。一方、Si2p光電子スペクトルから、この2つの酸化モデルにおけるSiの酸化状態の時間発展において、反応初期にSi$$^{4+}$$の構造が観測されないことが明らかとなった。固定したエネルギーで光電子強度を測定したこれまでの研究では明らかにできなかった情報を、今回、リアルタイム光電子分光測定により初めて明らかにすることができた。

論文

${it In situ}$ analysis using high resolution synchrotron radiation photoemission spectroscopy for initial oxidation of H$$_{2}$$O pre-adsorbed Si(001) surfaces induced by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams at room temperature

吉越 章隆; 寺岡 有殿

Atomic Collision Research in Japan, No.28, p.105 - 107, 2002/00

超音速O$$_{2}$$ビームによって並進運動エネルギーを3.0eVにすると、水が解離吸着したSi(001)表面に、酸素の解離吸着が形成される。各酸化状態の時間発展を、高分解能放射光光電子分光法によるその場観察によって明らかにした。並進運動エネルギーが3.0eVの場合、第2層のバックボンドまで酸化がランダムに進むことが明らかとなった。酸化状態の時間変化から、酸化初期においてはSi$$^{4+}$$が存在しないことが明らかとなった。これは、最表面のダイマーが4つの酸素原子と結合しないことを意味する。つまり、並進運動エネルギーによってダイレクトに、Si(001)表面のサブサーフェイスのSi原子のバックボンドまで酸素分子の解離吸着が起きることを明らかにした。

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