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2009 Fiscal Year Annual Research Report

硝酸酸化法による表面ナノ細孔を用いるSiO2/SiC構造の低温創製

Research Project

Project/Area Number 20246005
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

小林 光  Osaka University, 産業科学研究所, 教授 (90195800)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松本 健俊  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20390643)
山口 俊郎  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40167698)
KeywordsSiC / SiO_2 / 硝酸酸化 / 低温酸化 / ナノ細孔 / 欠陥制御 / 界面制御 / MOS
Research Abstract

SiCはSiに比較して化学的に非常に安定であり、その熱酸化には1100℃程度の高温を要する。本年度は、1) 気体硝酸酸化法による極薄SiC/SiO_2構造の低温創製、2) 二段階硝酸酸化法による比較的厚いSiO_2/SiC構造の低温創製、3) CN-イオンを用いるSiCの欠陥消滅型洗浄法の開発を行った。
1) 気体硝酸酸化法による極薄SiC/SiO_2構造の低温創製
本年度は、気体硝酸酸化法を用いて500℃の低温で4H-SiC(0001)ウェーハを酸化した。500℃で4時間酸化した後、X線光電子スペクトル(XPS)を観測した結果、si 2p領域に基板SiCによるピークとSiO_2膜によるピークが観測された。これらのピークの面積強度比からSiO_2膜の膜厚を求めた結果、SiCのSi面上には1.1nm、C面上には1.5nmのSiO_2膜が形成されていることがわかった。熱酸化と同様気体硝酸酸化でも、C面の方が酸化されやすいが、その差は熱酸化に比較して小さいことがわかった。
2) 二段階硝酸酸化法による比較的厚いSiO_2/SiC構造の低温創製
濃度68%の硝酸溶液を用いる二段階硝酸酸化法を用いてSiCを120℃の低温で酸化して、SiO_2/SiC構造を創製した。3時間硝酸酸化を行った場合、SiCウェーハのC面上には5.1nmのSiO_2膜が、Si面上には1.7nmのSiO_2膜が形成された。液相の硝酸を用いた酸化では、Si面に比較してC面の方が著しく大きな酸化速度を持つことがわかった。
3) CN-イオンを用いるSiCの欠陥消滅型洗浄法の開発
HCN水溶液を用いてSiC上の金属汚染の除去を行った。従来のRCA洗浄法と比較してHCN溶液による洗浄は大きな洗浄能力を有し、さらにRCA洗浄と組み合わせることによってCu、Niなどの金属汚染を10^9atoms/cm^2オーダー以下に完全に除去できることがわかった。

  • Research Products

    (9 results)

All 2010 2009

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Ultrathin SiO_2 layer with a low leakage current density formed with~100% nitric acid vapor2010

    • Author(s)
      W.-B.Kim, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • Journal Title

      Nanotechnology 21

      Pages: 115202-1-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nitric acid oxidation of Si method at 120℃ : HNO_3 concentration dependence2010

    • Author(s)
      K.Imamura, M.Takahashi, Asuha, Y.Hirayama, S.Imai, H.Kobayashi
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 107

      Pages: 054503-1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrathin SiO_2 layer with an extremely low leakage current density formed in high concentration nitric acid2009

    • Author(s)
      W-B.Kim, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • Journal Title

      Journal of Applied Physcis 105

      Pages: 103709-1-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Band alignment of SiO_2/Si structure formed with nitric acid vapor below 500℃2009

    • Author(s)
      K.Imamura, M.Takahashi, S.Imai, H.Kobahashi
    • Journal Title

      Surface Science 603

      Pages: 968-972

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On topographic properties of semiconductor surfaces and thin film systems2009

    • Author(s)
      S.Jurecka, H.Kobayashi, M.Takahashi, R.Brunner, M.Madani, E.Pincik
    • Journal Title

      Material Science Forum 609

      Pages: 275-279

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nitric acid oxidation of Si (NAOS) method for the formation of gate oxides in TFT2009

    • Author(s)
      小林光
    • Organizer
      Progress in Surface, Interface and Thin Film Science 2009
    • Place of Presentation
      フェレンツェ(イタリア)
    • Year and Date
      2009-11-16
  • [Presentation] Defect Passivation Etch-less Cleaning for Semiconductor Devices : Zero Emission Process2009

    • Author(s)
      小林光
    • Organizer
      International Symposium on Advanced Ceramics and Technology for Sustainable Energy Application
    • Place of Presentation
      台北(台湾)
    • Year and Date
      2009-11-02
  • [Presentation] Nitric acid oxidation of Si method for fabrication of Si/SiO_2 structure at 120℃ and its application to thin film transistors2009

    • Author(s)
      小林光
    • Organizer
      VI International Workshop on Semiconductor Surface Passivation
    • Place of Presentation
      ザコパネ(ポーランド)
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] Defect passivation etch-less cleaning method for improvement of Sisolar cell characteristics2009

    • Author(s)
      小林光
    • Organizer
      The 6^<th> International Conference on High-Performance Ceramics
    • Place of Presentation
      ハルビン(中国)
    • Year and Date
      2009-08-17

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Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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