赤外反射分光法による半導体電極-溶液界面反応機構の研究

红外反射光谱研究半导体电极-溶液界面反应机理

基本信息

批准号：
11118209
负责人：
庭野道夫
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の研究内容は、(1)溶液中でSiやGaAsウェーハの内部多重反射赤外スペクトルを測定し、固液界面物質の同定を行う。また、これらの物質の濃度が電極電位や半導体基盤の種類(n型かp型か、あるいはキャリア濃度のちがい)によってどのように変わるかを明かにする。(2)ポーラスシリコンの形成過程をその場分析する。さらに、(3)電極電位を変化させた場合の効果や光照射効果も明らかにすることであった。本年度の研究実績は以下の通りである。(1)作用電極作成プロセスの改良AlやAuなどの金属を裏面に蒸着したSi作用電極を作成することにより、電極電位-電流特性の再現性の向上に成功し、電極電位を変化させた場合の効果を測定することが可能となった。(2)HF溶液中で電圧を印加されたSi(100)表面のエッチング過程の"その場"観察溶液中のSi(100)表面のSi-H_x伸縮震動スペクトルの解析から、印加電圧がおよそ1Vでその挙動が変化することがわかった。印加電圧が1V以上のときにはSi-H_xのピークは次第に減少、もしくは変化しないのに対して、印加電圧が1V以下のときにはSi-H_xのピークは電圧印加とともに増加した。前者は、電気化学研磨が進行し、Si表面が平坦であり、後者はポーラスシリコンが形成し、表面積が増加したことを示している。(3)ポーラスシリコン初期形成過程の原子レベルでの解明ポーラスシリコンの表面はSi-H_2が優勢であるが、その初期形成過程では一度Si-H_2が減少し、Si-Hが増加することが初めて観察された。これは、エッチングされる以前のSi(100)表面に存在していたSi-H_2がエッチングされ、その結果Si-Hが生成したと考えられる。このように、本研究では赤外分光法を用いることにより原子レベルでのエッチング過程を観察する技術を開発し、ポーラスシリコンの初期形成過程を解明した。

本研究的研究内容为(1)测量溶液中Si和GaAs晶片的内部多重反射红外光谱并识别固液界面处的物质；我们还将阐明这些物质的浓度如何根据电极电位和半导体基板的类型（n型或p型，或载流子浓度的差异）而变化。 (2)多孔硅形成过程的原位分析。另外，(3)还明确了电极电位的变化效果和光照射的效果。今年的研究成果如下。 (1) 改进工作电极制作工艺通过在背面蒸镀 Al 或 Au 等金属制作 Si 工作电极，成功提高了电极电位-电流特性的再现性，并且在更换电极时测量潜力的影响成为可能。 (2) HF溶液中施加电压对Si(100)表面刻蚀过程的“原位”观察对Si(100)表面在溶液中的Si-H_x伸缩振动谱分析表明，施加的电压约为1V发现行为发生了变化。当施加电压为1V以上时，Si-H_x的峰值逐渐减小或没有变化，而当施加电压为1V以下时，Si-H_x的峰值随着电压的施加而增大。前者表明电化学抛光已进行，Si表面平坦，而后者表明多孔硅已形成，表面积增大。 (3)从原子水平阐明多孔硅的初始形成过程多孔硅表面以Si-H_2为主,但在初始形成过程中,Si-H_2首先减少,然后Si-H增加观察到。这被认为是因为蚀刻前存在于Si(100)表面上的Si-H_2被蚀刻，结果生成了Si-H。这样，在本研究中，我们开发了一种利用红外光谱在原子水平上观察蚀刻过程的技术，并阐明了多孔硅的初始形成过程。