1993 Fiscal Year Annual Research Report
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04452177
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| Research Institution | HIROSHIMA UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
広瀬 全孝 広島大学, 工学部, 教授 (10034406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 誠一 広島大学, 工学部, 助教授 (70190759)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 表面モフォロジー / layer by layer酸化 / LOフォノン / 圧縮性応力 |
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| Research Abstract |
40%NH_4F処理によって水素終端したSi(111)表面を原子間力顕微鏡(AFM)で観測した結果、この表面は,(111)結晶軸からの微傾斜度を反映して、テラス幅が数百nm、ステップ高さが約0.3nmの明瞭な原子ステップ構造となることがわかった。この結果は、FT-IR-ATR測定において、この表面が主としてSi-H終端されていると評価されることと一致している。この表面を始状態として4.5%HF処理すると、微細なピットが発生し平坦化が劣化する。また厚さ4nmの熱酸化膜を1000℃で形成した後の酸化膜表面モフォロジーは、初期表面の状態が保持されている。この熱酸化膜を4.5%HFにより除去した後もAFM像は鮮明さに欠けるものの原子ステップが確認できた。これらの結果は、シリコンの熱酸化が一層毎に進行(layer-by-layer酸化)していることを示唆する。次に、熱酸化膜を希釈HF溶液で繰返しエッチングしながら、P偏光ATR測定して、酸化膜構造を深さ分析した。膜厚30A以下において、酸化膜厚の減少に伴ってLOフォノンによる吸収ピーク位置が1250cm^<-1>から1200cm^<-1>付近まで低波数シフトすることを観測した。また、この低波数シフトには、SiO_2/Si界面のマイクロラフネスの違いによる差異は観測されない。更に、1000℃で作成した熱酸化膜の吸収ピーク位置は、同じ膜厚の800℃酸化膜に比べ、より高波数側に存在する。十分に構造緩和した酸化膜の光学定数を、多重反射効果を考慮したFresnelの反射式に代入して計算した吸収ピーク位置は膜厚に関係なくほぼ一定(1248cm^<-1>)であることから、実測された低波数シフトは、基板界面近傍に存在する圧縮性応力によって歪んだSi-O-Si結合の存在を示唆する。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] M.Hirose: "Ultra-Thin Gate Oxide Grown on Hydrogen-Terminated Silicon Surfaces" Microelectronic Engineering. 22. 3-10 (1993)
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[Publications] M.Hirose: "Structural and Electrical Characterization of Ultra-Thin SiO_2 Grown on Hydrogen-Terminated Silicon Surfaces" Mat.Res.Soc.Proc.315. (1993)
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[Publications] M.Hiroshima: "Electron Tunneling Through Ultra-Thin Gate Oxide Formed on Hydrogen-Terminated Si(100)Surfaces" Extended Abstracts of the 1993 Intern.Conf.on Solid State Devices and Materials. 624-626 (1993)
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[Publications] M.Hiroshima: "Electron Tunneling Through Ultra-thin Gate Oxide Formed on Hydrogen-Terminated Si(100)Surfaces" Jpn.J.Appl.Phys. 33. 395-397 (1994)
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[Publications] M.Fukuda: "AFM Observation of Atom Steps on Chemically Cleaned or Thermally Oxidized Si(111)Surfaces" Proceeding of the Intern.Conf.on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 355-358 (1994)
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[Publications] C.H.Bjorkman: "Analysis of FTIR-ATR spectra from Thin SiO2 Films on Si" Proceeding of the Intern.Conf.on Advanced Microelectronic Devices and Processing. 431-434 (1994)
