シリコン/微小空隙/シリコン構造を用いたトンネル分光マイクロセンサの研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875012
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森田 瑞穂 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50157905)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 有馬 健太 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10324807)
• Keywords: マイクロセンサ構造 / トンネル分光 / 極薄シリコン酸化膜

Research Abstract

単結晶シリコン/極薄シリコン酸化膜/単結晶シリコン基板を用いたシリコン/微小空隙(マイクロギャップ)/シリコン構造デバイスにより、従来のトンネル分光法が分光対象としていた固体に加えて、液体、気体材料の分光も可能にするトンネル分光マイクロセンシング法を開拓する目的に対して、シリコン/極薄シリコン酸化膜/シリコン貼り合わせ基板を製作している。超清浄精密制御熱酸化装置を用いて、単結晶シリコンウェハ表面に2.5nmの厚さの極めて薄いシリコン酸化膜を形成し、水素終端化表面の単結晶シリコンウェハと表面を向かい合わせて室温で貼り合わせ、貼り合わせたウェハを超高純度酸素、窒素、あるいは水素ガス中での1000℃の加熱処理を60分間行い、2枚のウェハを埋め込み酸化膜となる極薄シリコン酸化膜を介して接着させ、貼り合わせ基板を製作している。さらに、貼り合わせ基板の貼り合わせ強度をブレード法により測定し、酸素ガス中および窒素ガス中で接着させた基板の貼り合わせ強度が強く、水素ガス中で接着させた基板の貼り合わせ強度が弱いことを明らかにしている。また、超清浄精密制御熱酸化装置を用いて、単結晶シリコンウェハ表面に1.7〜10.Onmの厚さの極めて薄いシリコン酸化膜を形成し、水素終端化表面の単結晶シリコンウェハと表面を向かい合わせて室温で貼り合わせ、貼り合わせたウェハのフーリエ変換赤外分光法による赤外光吸収測定を行い、シリコン-酸素結合による吸収量とエリプソメトリにより測定した極薄シリコン酸化膜厚が比例関係を示すことを明らかにし、埋め込みシリコン酸化膜厚を赤外光吸収測定により決定するための校正式を得ている。

Research Products

• [Publications] Chiyo Inoue, Naoya Mizuno, Satoshi Ogura, Yuichiro Hanayama, Shinji Hattori, Katsuyoshi Endo, Kiyoshi Yasutake. Mizuho Morita. Yuzo Mori: "Time Variations of Organic Compound Concentrations in a Newly Constructed Cleanroom"Journal of the Institute of Environmental Sciences and Technology. 44・2. 23-29 (2001)
• [Publications] N.Hirashita, T.Jimbo, T.Matsunaga, M.Matsuura, M.Morita, I.Nishiyama, M.Nishizuka, H.Okumura, A.Shimazaki, N.Yabumoto: "Study on temperature calibration of a silicon substrate in a temperature programmed desorption analysis"Journal of Vacuum Science & Technology A. 19・4. 1255-1260 (2001)
• [Publications] Satoru MORITA, Tatsuya OKAZAKI, Kazuo NISHIMURA, Shinichi URABE, Mizuho MORITA: "Tunneling Current through Ultra-Thin Silicon Dioxide Films Formed by Controlling Preoxide in Heating-up"Extended Abstracts of International Workshop on Gate Insulator. 110-113 (2001)
• [Publications] Satoru MORITA, Kazuo NISHIMURA, Shinichi URABE, Mizuho MORITA: "Formation of Ultra-thin Silicon Dioxide Films under Multi-Temperature Condition"Extended Abstracts of the 7th Workshop on FORMATION CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF ULTRATHIN SILICON OXIDES. 165-168 (2002)
• [Publications] Atsushi OKUYAMA, Kazuo NISHIMURA, Satoru MORITA, Kenta ARIMA, Mizuho MORITA: "Effects of Wafer Cleaning with Ultrapure Water on Tunneling Current through Ultra-Thin Silicon Dioxide Films"Extended Abstracts of the 7th Workshop on FORMATION CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF ULTRATHIN SILICON OXIDES. 241-244 (2002)