1997 Fiscal Year Annual Research Report
Si/SiO_2系高密度量子ドット形成法に関する研究
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09233215
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
田部 道晴 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
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| Keywords | シリコン量子ドット / シリコン窒化 / 光電子分光 / 原子間力顕微鏡 / シリコンピラ- |
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| Research Abstract |
Si高密度量子ドット形成に向けて、真空中でSi表面の熱窒化で形成したnmサイズのSiN核をマスクとした熱酸化を詳しく調べた。熱酸化は、その条件によって大きく次の2つに分類される。(a)真空中での低酸素分圧、高温化での酸化であり、Si表面で揮発性のSiOが生成されてSiのエッチングが進行する。(b)通常の電気炉における酸化であり、1気圧の酸素下でSi表面にはSiO_2膜が成長する。このうち(a)については、昨年度までの実験で、SiN核が十分な耐性をもち、SiNで覆われていないSi領域のエッチングによってSiピラ-が形成できることを明らかにした。平成9年度は主に単電子デバイス作製上重要となる(b)の通常の熱酸化条件でのSiN核の耐性を調べた。その結果、以下の事実が明らかになった。
1.この条件でもSiN核は熱酸化を抑制する働きがあり、SiN核で覆われていないSi領域のみ選択的に酸化膜が成長する。実際、酸化膜をHF水溶液で除去後、AFM観察したところ、高密度のピラ-が観察された。
2.しかし、ピラ-高さはSiN核の形成温度に強く依存している。すなわち、800℃以上の高温SiNは、理想的なマスク性をもつのに対して、それ以下では窒化温度の低下とともにピラ-高さは急激に減少し、不完全なマスク性を示している。
3.XPSによる評価から、この不完全なマスク性は、SiN核自体が次第に酸化され、SiNからSiONへと変質することにとって引き起こされることが判明した。すなわち、SiONに変化すると、その中を酸素が拡散して直下のSiを熱酸化し、これによってピラ-高さの減少を生じさせる。
以上の結果から、次のステップとしてSOI基板を用いて量子ドットを作製する際の指針が得られた。
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[Publications] 田部 道晴: "Si Pillar Formation and Height Control by Furnace Oxidation of the Si(III) Surface with Ultra-Small SiN Nuclei" Jpn.J.Appl.Phys.(発行予定). (1998)
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[Publications] 梅次 徹也: "シリコン共鳴トンネル構造の作製と評価" 静岡大学電子工学研究所報告. (発行予定). (1998)
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[Publications] 田部 道晴: "Simulations of Relaxation Process for Non-Equilibrium Electron Distributions in Two-Dimensional Tunnel Junction Arrays" Jpn.J.Appl.Phys.36・6B. 4176-4180 (1997)
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[Publications] 田部 道晴: "Photoirradiation Effects in a Single-Electron Tunnel Junction Array" IEICE Trans.Electron.E81-C・1. 36-41 (1998)
