ハロゲン系吸着ガスを用いた半導体表面の原子レベルエッチングとデポジション

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452121
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 吉村 雅満 広島大学, 工学部, 助教授 (40220743)
• Keywords: 走査トンネル顕微鏡 / ハロゲンガス / シリコン / エッチング / デポジション

Research Abstract

Si(111)-7x7上へのAlCl3吸着過程の観察結果は以下のようにまとめられる。(1)分子は表面上で解離吸着し、AlClxおよびClの形で表面シリコンアドアトムと反応する。(2)前者は±2Vの範囲で未反応のシリコンアドアトムより常に明るく観察される。(3)後者はシリコンアドアトム直上に吸着しており低電圧(1V)では周りの未反応サイトより暗く観察され、電圧を高くするにつれて(2V)明るく観察されるようになる。これはシリコンダングリングボンドが塩素原子により終端化され新しい結合が生じたためである。さらに、塩素原子については吸着サイトの強い選択性が観察され、コーナーアドアトムに比べてセンターアドアトムサイトに優先的に吸着する。これはDAS構造における個々の原子サイトの電子構造の差によるものと思われる。
Cl吸着位置にパルス電圧を印加すると、適当な条件下でCl原子がエッチングされSiアドアトムが現れる。異なるパルス電圧について脱離確率を調べてみたところ、(試料:正)の場合の方が(試料:負)の場合より脱離確率が高いことがわかる。また、脱離確率はトンネルコンダクタンスにも依存し、100nA/Vの場合が10nA/Vの場合よりも高いことがわかる。さらにしきい値電圧もトンネルコンダクタンスに依存し、100nA/Vの場合〜±4V、10nA/Vの場合〜±5Vとなっている。以上の結果を説明しうる吸着Cl原子脱離のメカニズムとしては電界蒸発機構、近接した探針-表面原子の波動関数の重なりによる原子引抜き現象などが考えられる。

Research Products

• [Publications] K.Uesugi: "Scanning tunneling microscopy study of the reaction of AlCl_3 with the Si(111) surface" J.Vac.Sci,Technol. B12. 2008-2011 (1994)
• [Publications] T.Takiguchi: "Atomic-scale modification of the AlCl_3-adsorbed Si(111)-7x7 surface" Appl.Surf,Sci.82/83. 428-433 (1994)
• [Publications] 滝口隆晴: "STMによるSi(111)へのAlCl_3分子の吸着プロセスの観察と反応表面での原子・分子操作" 表面科学. 16. 141-146 (1995)