光電子分光法による半導体のハンドギャップ内の界面準位の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07228247
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小林 光 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (90195800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 博雄 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 助手 (20152738)
• Keywords: X線光電子分光法 / 界面準位 / MOS / シリコン / InP / GaAs / アンチサイト / 欠陥準位

Research Abstract

金属/酸化膜/半導体(MOS)デバイスの半導体のバンドギャップ内に存在する界面準位を分光学的に直接求める方法を開発し、これについて昨年度に引き続き研究を行った。この方法は、MOSデバイスの表面と裏面にバイアス電圧を印加した状態で金属側から単色化したX線を照射し、金属膜と下地半導体から放出される光電子を観測する方法である。この方法により一万分の一モノレ-ヤ-以下の界面準位の検出が可能である。熱酸化膜を持つp-InP(100)基盤MOSデバイスでの界面準位のエネルギー分布は、昨年度報告した化学酸化膜を持つデバイスとは異なり、二つの極大を有することが明らかになり、Pアンチサイト欠陥によるものと結論した。熱酸化膜を持つn-GaAs(100)基盤MOSデバイスの界面準位のエネルギー分布は、四つの極大を持っており、Asアンチサイト欠陥およびGaアンチサイト欠陥によるものと結論した。一方、シリコンMOSデバイスでは、硫酸過水酸化・硝酸酸化・塩酸過水酸化により酸化膜を形成して、界面準位の測定を行った。硫酸過水酸化膜を持つデバイスでは0.7eV、0.5eV、0.3eVに、硝酸酸化膜を持つデバイスでは0.7eV、0.5eVに、塩酸過水酸化膜を持つデバイスでは0.5eVに界面準位のピークが存在した。0.7eV(0.3eV)の界面準位はシリコンダングリングボンドが酸化膜中の酸素(シリコン)原子と弱く相互作用したもの、0.5eVの界面準位は孤立したシリコンダングリングボンドによると結論され、シリコンMOSデバイスの界面準位のエネルギー位置はシリコンダングリングボンドの幾何学的構造に依存することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Hikaru Kobayashi: "Energy Distribution of Interface States in the Band-Gap of GaAs Determined from X-Ray Photoelectron Spectra under Biases." Phys. Rev. B.52. 5781-5788 (1995)
• [Publications] Yoshiyuki Yamashita: "Spectroscopic Observation of Interface States of Ultrathin Silicon Oxide." J. APPl. phys.(in press).
• [Publications] Hikaru Kobayashi: "Interface States in the Si Band-Gap Obtained from XPS Meadurements Under Biases." Surface Science. (in press).
• [Publications] Hikaru Kobayashi: "A New Spectroscopic Method for Determination of Energy Distrribution of Interface States in the Semicondustor Band-Gap." J. Electron. spectrosc. Relat. Phenom.(in press).