歪み誘起熱酸化プロセスを用いたシリコン極薄酸化膜形成機構の解明

利用应变诱导热氧化工艺阐明硅超薄氧化膜的形成机制

• 批准号: 07J01914
• 负责人: 小川 修一
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J01914/
• 关键词: リアルタイムXPS観察; シリコン熱酸化; RHEED-AES; 点欠陥; Si原子放出; 酸化誘起歪み

本研究では熱酸化プロセスにおいて発生する体積膨張による歪みが酸化膜成長速度へ与える影響を解明し、その歪みをシリコン酸化膜成長に積極的に利用する『歪み誘起熱酸化』の定量的な反応モデルを構築することが目的である。『歪み誘起熱酸化プロセス』とは基板温度の昇降や基板表面原子の置換によってSi基板に意図的に歪みを発生させ、その歪みによって誘起された点欠陥を酸化膜形成に用いる手法である。以上の目的達成のため、本年度は以下の研究を行った。(1)酸化誘起歪みと酸化膜成長速度の同時観察手法の開発高輝度放射光を用いたリアルタイムXPSによって、酸化反応中におけるSi 2p光電子スペクトルの時間発展を測定した。Si^αとSi^βピークを用いて界面酸化誘起歪みの大きさを見積もることができた。界面酸化速度は酸化誘起歪みによって歪んだSi原子の量と直線的な相関を示すことを明らかにした。界面歪みは酸化温度によって変化するが、これは表面酸化における0原子の吸着サイトに依存するためだと考え、準安定酸素を考慮したSi表面酸化反応モデルを提案した。(2)酸化誘起歪みを取込んだ極薄Si酸化膜形成モデルの構築と酸化速度式の定量化酸化誘起歪みに比例した酸化速度を説明するために、酸化誘起歪みによって発生した欠陥(空孔+放出Si原子)が界面酸化の反応サイトになるというモデルを用いて界面酸化の反応速度式を提案した。この反応速度式は実験結果を大変良く再現でき、酸化速度が酸素圧力の1/2乗に比例するという実験結果や酸化膜厚の時間変化の実験結果を再現することができた。

这项研究旨在阐明热氧化过程中体积膨胀引起的菌株对氧化物膜生长速率的影响，并为“菌株诱导的热氧化”构建定量反应模型，该模型在硅氧化物膜的生长中积极利用菌株。 “ Streat诱导的热氧化过程”是一种技术，通过升高或降低底物温度或替换底物表面原子来有意生成Si底物，而失真引起的点缺陷用于形成氧化物膜。为了实现上述目标，今年进行了以下研究。 （1）开发氧化诱导的菌株和氧化物膜生长速率的同时观察方法的开发在氧化反应过程中Si 2p光电子谱的时间演化是使用高亮度同步辐射通过实时XPS测量的。可以使用Si^α和Si^β峰估算界面氧化诱导的应变的大小。据表明，界面氧化速率与因氧化诱导的菌株扭曲的Si原子的量表现出线性相关。界面应变的变化取决于氧化温度，这是由于表面氧化中零原子的吸附位点的依赖，我们提出了一个SI表面氧化反应模型，考虑了亚稳态氧。 （2）结合氧化诱导的应变和氧化速率方程的定量以解释与氧化诱导的应变成比例的氧化速率的定量，我们提出了一种反应速率方程，该反应速率是使用一种模型的氧化氧化（氧化氧化）的反应（空位 +驱射的氧化作用），我们提出了一种反应速率，该反应速率是由氧化诱导的反应，氧化速率方程是由氧化诱导的氧化作用（我们提出了反应引起的氧化作用，我们提出了一种反应，构造了氧化速率方程，该反应速率是由氧化的反应，氧化速率方程（我们提出了反应引起的反应，我们提出了一种反应，氧化速率方程。该反应速率方程式可以很好地繁殖实验结果，并且可以再现氧化速率与氧气平方成比例的实验结果，以及氧化物膜厚度的时间变化的实验结果。

项目成果

Si(001)surface layer-by-layer oxidation studied by real-time photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation

使用同步辐射的实时光电子能谱研究Si(001)表面逐层氧化

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal Applied Physics Vol.46,No.5B
• 作者: H.Nanjo;Y.Yao;Z.Xia;M.Nishioka;Y.Hiejima;M.Kanakubo;S. Ogawa
• 通讯作者: S. Ogawa

統合Si酸化反応モデルの実験的検証(3):界面酸化の活性化エネルギー

集成硅氧化反应模型的实验验证（三）：界面氧化活化能

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Ogawa;et. al.;小川修一
• 通讯作者: 小川修一