ポリシリコン表面・粒界の化学組成と電子状態の質量分析法と電子分光法による評価

使用质谱和电子光谱评估多晶硅表面和晶界的化学成分和电子状态

• 批准号: 03650020
• 负责人: 溝川 悠介
• 金额: --
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650020/
• 关键词: 多結晶シリコン; 自然酸化膜; 水素終端面; オ-ジェ電子分光法; 光電子分光法; 質量分析法; 昇温脱離法; リンのパイルアップ

超LSIのの基本材料の一つである多結晶シリコン(ポリシリコン)の表面・粒界及び酸化膜との界面をオ-ジェ電子分光法,光電子分光法,質量分析法,四探針法等を駆使し,原子的レベルで評価し以下の知見を得ている。1.高濃度リンド-プポリシリコン(P=10^<20>ー10^<21>/cm^3)は自然酸化しやすく,酸化に際して表面にPを引き寄せる。超高真空中加熱により多量のPが自然酸化膜/シリコン界面にパイルアップし,そのためSi原子の表面偏析を引き起こす。また加熱に際し局所的な高濃度Pの存在のため、弱い環から部分的に酸化膜の分解脱離が多量のガス放出を伴って起こる。これらの結果はリンド-プポリシリコンを用いたデバイスの劣化との関連が深い。2.上記現象にくわえ,ポリシリコンの粒界には酸素,水素,炭素等の不純物が存在し,超高真空中加熱によりパルクの状態を変えないで清浄表面を得るのが困難であることを明らかにした。そこで,超純水,高純度薬品による化学的清浄化を試みた。(1)希釈HF浸漬によりポリシリコン表面の水素終端化を行い,従前のRCA洗浄に比べて著しく表面が不活性化されることを明らかにした。(2)高濃度リンド-プの単結晶とポリシリコンについて,酸性溶液中(3HCl+H_2O_2+H_2O)で炭素フリ-の薄い保護酸化膜を形成し,超高真空中加熱による保護酸化膜の分解脱離行った。その結果,両者とも酸化膜中の炭素量が大幅に減少するとともに,500Cの低温から顕著な酸化膜の分解脱離が認められた。この方法による保護酸化膜の主たる化学状態は,通常の自然酸化膜がSiO_2であるのに対して,Si^<3+>,Si^<2+>が相当含まれており,このことが低温分解脱離の一要因であることを示唆した。(3)BーAゲ-ジを改造した簡単なイオンスパッタ装置を起ち上げ,高濃度リンド-プの単結晶シリコンで(2X1)再構成表図を作り,気相水素化で(1X1)水素終端面に変換し,その面が酸化や炭化に対して不活性であること,また水素終端面は電子ビ-ム照射で活性化することを確認した。

多晶硅（多晶硅）的表面和晶界，Ultra-LSI的基本材料之一，并使用OGER电子光谱，光电学光谱，质谱和四点探测方法在原子水平上评估与氧化物膜的界面，并已获得了以下发现。 1。高浓度的lindrup polysilicon（p = 10^<20> -10^<21>/cm^3）容易发生天然氧化，在氧化后吸引了P到表面。超高真空加热导致大量P堆积到天然氧化物/硅界面，从而导致Si原子的表面分离。此外，由于在加热过程中存在局部高浓度P，因此在大量气体释放时会部分分解和从弱环中解吸氧化物膜。这些结果与使用lindrup polysilicon的设备恶化密切相关。 2。除了上述现象外，还发现诸如氧气，氢，碳和其他杂质等杂质存在于多硅烷的晶界，并且很难通过在超高的真空下加热PULK的状态而获得干净的表面。因此，使用超纯水和高纯度化学物质尝试化学纯化。 （1）通过稀释的HF浸入进行多硅酸盐表面的氢终止，并且发现与以前的RCA清洁相比，表面显着失活。 （2）对于高浓度的lindrup单晶和多硅烷，在酸性溶液（3HCL+H_2O_2+H_2O）中形成无碳保护性氧化物膜，并通过在超高的液泡中加热来分解和脱附保护性氧化物。结果，氧化物膜中的两种碳含量都显着降低，并且观察到氧化膜的分解和解吸从低温的低温中显着降低。通过这种方法，保护性氧化物膜的主要化学状态是，尽管正常的天然氧化物膜是SIO_2，但有相当数量的Si^<3+>和Si^<2+>，这表明这是低温分解和吸收的一个因素。 （3）我们启动了一个带有修改B-A齿轮的简单离子溅射装置，并创建了高浓度的Lindrup单晶硅的（2x1）重建图表，并确认表面对氧化和碳化作用，并通过电子束照射激活氢终止表面。

项目成果

岩田 智美: "ポリシリコンのオ-ジェ電子分光法および質量分析法による評価" 真空. 34. 129-132 (1991)

Tomomi Iwata：“使用俄歇电子能谱和质谱法评估多晶硅”真空，34. 129-132 (1991)。

中尾 基: "リンド-プポリシリコンのオ-ジェ電子分光分析" 真空. 34. 133-135 (1991)

Motoi Nakao：“林德多晶硅的奥格尔电子能谱”真空 34. 133-135 (1991)。