放射光励起ガスソ-スCVDによる高誘電体薄膜の低温形成

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452149
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 庭野 道夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20134075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高桑 雄二 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (20154768) ; 宮本 信雄 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00006222)
• Keywords: 高誘電体薄膜 / 放射光励起 / CVD / 半導体表面

Research Abstract

本研究の目的は、放射光励起ガスソ-スCVD法による高誘電体薄膜の低温形成である。本年度は(1)CVD反応槽の整備、(2)半導体基板表面の清浄化法の研究、(3)放射光を用いたSi表面上の酸化膜形成実験を行った。
(1)についてはガス制御系、赤外分光用光学系の製作・整備が完了した。赤外分光系については、表面感度に優れた多重内部反射法を真空中で行う方法を確立した。この方法の有効性は後述する放射光照射実験で確かめた。
(2)については、シリコン基板のエッチング溶液を用いた表面清浄化を中心に研究した。良質の高誘電体薄膜を形成するには基板表面上の不純物の除去、基板表面の平坦化が重要である。前者については放射光を用いたシリコン表面上の自然酸化膜の除去法とオゾンを用いた炭素の除去法について検討し、シリコン表面上のイオン光脱離の素過程とオゾン酸化素過程を解明した。後者については、フッ酸溶液処理、アルカリ溶液処理の場合について表面の粗さを調べた。多重内部反射法による赤外分光測定の結果、フッ酸溶液処理では表面が荒れるが、アルカリ溶液(NH4F)処理では極めて平坦なSi(lll)面が得られること,またその面上には自然酸化膜が存在しないことを見いだした。この結果は良質の高誘電体薄膜を形成する上で重要である。
(3)の実験は、文部省高エネルギ-物理学研究所放射光実験施設で行った。シリコン酸化膜の原材料であるテトラエトキシシラン(TEOS)を含む有機溶剤をシリコン基板表面上に回転塗布し、その塗布膜に真空紫外光を照射した。上述の赤外分光系で"その場"観察した結果、有機物の光分解・脱離と酸化膜の形成を確認した。今後、薄膜形成条件等を詳細に調べていく必要があるが、放射光励起法が高誘電体薄膜を形成する上で有効であることが確かめられた。

Research Products

• [Publications] M.Niwano: "Kinetics of photonーstimulated desonption of positiue ions from a HFーtreated Si surface" Surface Science. 261. 349-358 (1992)
• [Publications] M.Niwano: "Morphology of HFー and NH4Fーtreated silicon surfaces studied by surface infrared spectroscopy" Journal of Applied Physics.