SOIのRTOならびに低温熱酸化における界面電荷の制御

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455025
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 梅野 正隆 大阪大学, 工学部, 教授 (50029071)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 志村 考功 大阪大学, 工学部, 助手 (90252600) ; 田川 雅人 大阪大学, 工学部, 助手 (10216806) ; 大前 伸夫 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029345)
• Keywords: SOI / シリコン / 熱酸化 / 真性応力 / 界面準位

Research Abstract

Siの高速酸化過程をin-situでモニターし、解析するための装置を作成し、それを用いて予備的な実験を行った結果、酸化機構に関する興味深い知見を得た。即ち、従来用いてきたin-situエリプソメーターの真空系を改良してオイルフリーとし、清浄な減圧酸化雰囲気で570℃と800℃の比較的低い酸化温度で熱酸化により予備酸化膜を作成し、酸化過程の動的測定データの解析を行った。2次回帰により酸化種の拡散定数の時間変化を調べると、酸化温度により著しい相違を示した。また、面方位の異なる基板について調べた結果、低い酸化温度の場合や高温でも酸化の初期には、反応に伴う真性応力の影響が大きく、特にそれに伴う格子間Si原子の放出が律速過程として働くことが分かった。次に、真性応力の影響を明らかにするため外部応力を付加して真性応力を変化させたところ、応力の性質により酸化速度の増減が生じ、酸化過程における応力の影響が実験的に証明された。そこで酸化雰囲気中にNF_3ガスを少量添加したところ、酸化速度が著しく増大することが分かった。これらの酸化膜の赤外吸収スペクトルをFTIRで測った結果、NF_3の添加により真性応力の発生が抑制されたこと、さらにC-V特性も改善されて界面順位密度も減少していることが分かった。
これらのことより、本装置を用いて所期の目的のSOIの酸化過程の解析ならびに界面準位の低減を行うための準備が整ったものと考えている.

Research Products

• [Publications] Takayoshi Shimura: "X-RAY DIFFRACTION EVIDENCE FOR THE EXISTENCE OF EPITAXIAL MICROCRYSTALLITES IN THERMALLY OXIDIZED SiO_2THIN FILMS ON Si(111)SURFACES" J.Cryst.Growth. (in press).
• [Publications] Takayoshi Shimura: "X-RAY DIFFRACTION EVIDENCE FOR CRYSTALLINE SiO_2 IN THERMAL OXIDE LAYERS on Si SUBSTRATES" The Physics and Chemistry of Si-SiO_2 Interface. (in press).