イオン蒸着によるSiヘテロ界面形成と制御に関する基礎研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650039
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu Kyoritsu University
• Principal Investigator: 生地 文也 九州共立大学, 工学部, 教授 (00093419)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後追 豊和 九州共立大学, 工学部, 助手 ; 権藤 靖夫 九州共立大学, 工学部, 教授 (50017852)
• Keywords: イオン蒸着 / イオンビーム分析 / シリコン表面 / エピタキシ- / イオン散乱法 / Bi薄膜成長 / 半導体表面解析

Research Abstract

Siプロセスにおいて、LSIの徴高密度化、超高速化に伴い、素子の超微細化や立体化が必須となり、きわめてシャープな不純物分布や新しいヘテロ構造の導入が要求されつつある。最近、デバイスへの応用研究と並行して、ヘテロ界面の原子構造や界面反応の解析も進歩し、エピタキシの研究もその成長機構をミクロに考察できる段階に達しつつある。しかし、ヘテロエピタキシ-の物理現象はまだ解明されるまでには至っていない。
本研究では、界面中間相がどのようにヘテロエピタキシ-を規制しているのかを系統的にしらべる。そこで金属イオン源からの低エネルギーイオン(数拾eV)を高精度に計測・制御してSi基板表面に供給し、イオン蒸着による膜成長初期過程を表面最外層に最も敏感な手法である低速イオン散乱法を用いて、動的観察を行う。この様な研究から、Si表面上におけるヘテロエピタキシ-を促進する中間層を探る。
本年度は、現有の超高真空イオン計測表面解析装置(低速電子回折による表面構造解析と低速イオン散乱分光法による極表面構造と組成解析ができる)に、製作した金属イオン蒸着装置を取り付け、Si(100)表面上におけるイオン蒸着を試みた。イオン蒸着装置は独自に開発したものであり、イオン源、加速・減速レンズ、ウイーンフィルタおよび排気系を備えている。イオン源には様々な型が報告されているが、ここでは小型軽量化の期待できる独自の電子衝撃型イオン源を独自に開発し、金属として、蒸気圧が非常に高く、電子衝撃によるイオン化が容易であるBiを選び、先ず、イオン化を検討した。その結果、900K程度で10_<-3>Torrの蒸気圧を示し、十分なイオンが生成できることが判った。
製作したBiイオン蒸着装置について、エネルギーが800eVにおいて、30nAのイオン電流がターゲット表面で得られると共に、Si(100)表面上において、Biイオン蒸着が行われていることがイオン散乱法により確認された。

Research Products

• [Publications] F. Shoji, A. Yamada and K. Oura: "In elastic energy loss of recoiled hydrogen ions in low energy He^+, Ne^+, and Ar^+ collisions with hydrogenated silicon surface" Nucl, Instrum. Methods, Physics Research B. (in press).