リアルタイム観測によるナノオーダー極薄シリコン絶縁膜の形成機構

• 研究課題/領域番号: 21560321
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 遠田 義晴 弘前大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (20232986)
• 研究分担者: 匂坂 康男 弘前大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80108977) ; 加藤 博雄 弘前大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20152738) ; 手塚 泰久 弘前大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20236970)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: シリコン酸化膜 / 光電子分光 / 酸化速度 / リアルタイム測定 / ゲート酸化膜 / 熱脱離 / 放射光 / ドライ酸化 / ウェット酸化

研究概要

半導体集積回路の技術発展を念頭に、通常超高真空環境が必要な光電子分光をガス雰囲気下でリアルタイムに測定可能にし、これを用いてシリコン絶縁膜のナノスケールでの表面反応の様子を研究した。シリコン酸化膜の成長速度を精密に測定したところ、極初期段階で2つの酸化速度領域が存在することが判明した。またシリコン酸化膜を真空中で加熱すると、様々なシリコンナノ構造が表面に形成されることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics of Silicon/Nitrogen-Incorporated Diamond-Like Carbon Films Prepared by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, S. Miura, R. Kamata, S. Okuno, Y. Enta, M. Suemitsu, T. Abe
  • 雑誌名: apanese Journal of Applied Physics 巻: 51 ページ: 15603-15603
  • NAID: 40019137978
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of Silicon/Nitrogen-Incorporated Diamond-Like Carbon Films Prepared by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Nakazawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 1R ページ: 15603-15603
  • DOI: 10.1143/jjap.51.015603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controls over Structural and Electronic Properties of Epitaxial Graphene on Silicon Using Surface Termination of 3C-SiC(111)/Si (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Fukidome, S. Abe, R. Takahashi, K. Imaizumi, S. Inomata, H. Handa, E. Saito, Y. Enta, A. Yoshigoe, Y. Teraoka, M. Kotsugi, T. Ohkouchi, T. Kinoshita, S. Ito, M. Suemitsu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 115104-115104
  • NAID: 10030153776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Epitaxy of Graphene by Crystallographic Orientation of Si Substrate toward Device Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Fukidome, R. Takahashi, S. Abe, K. Imaizumi, H. Handa, H.-C. Kang, H. Karasawa, T. Suemitsu, T. Otsuji, Y. Enta, M. Suemitsu, A. Yoshigoe, Y. Teraoka, M. Kotsugi, T. Ohkouchi, T. Kinoshita
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 巻: 21 ページ: 17242-17248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen-Induced Reduction of the Graphitization Temperature of SiC Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Imaizumi, H. Hanada, R. Takahashi, E. Saito, H. Fukidome, Y. Enta, Y. Teraoka, A. Yoshigoe, M. Suemitsu
  • 雑誌名: apanese Journal of Applied Physics 巻: 50 ページ: 70105-70105
  • NAID: 210000070788
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリコン酸化膜の不均一な熱分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴, 小川可乃, 永井孝幸
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告書 巻: 111巻 ページ: 61-64
  • NAID: 110008801099
• [雑誌論文] Oxygen-Induced Reduction of the Graphitization Temperature of SiC Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Imaizumi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 7R ページ: 70105-70105
  • DOI: 10.1143/jjap.50.070105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controls over Structural and Electronic Properties of Epitaxial Graphene on Silicon Using Surface Termination of 3C-SiC(111)/Si (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 号: 11 ページ: 115104-115104
  • DOI: 10.1143/apex.4.115104
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリコン酸化膜の不均一な熱分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告書 巻: 111 ページ: 61-64
  • NAID: 110008801099
• [雑誌論文] Initial thermal oxidation of Si(100) investigated by Si 2p core-level photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Enta
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2010 巻: 28B ページ: 57-57
• [雑誌論文] Changes in chemical bonding of diamond-like carbon films by atomic-hydrogen exposure (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, R. Osozawa, Y. Enta, M. Suemitsu
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 19 ページ: 1387-1392
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicon thermal oxidation and its thermal desorption investigated by Si 2p core-level photoemission (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Enta, H. Nakazawa, S. Sato, H. Kato, Y. Sakisaka
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 235 ページ: 12008-12008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicon thermal oxidation and its thermal desorption investigated by Si 2p core-level photoemission (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Enta
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 235 ページ: 12008-12008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Silicon Source Gas and Substrate Bias on the Film Properties of Si-Incorporated Diamond-Like Carbon by Radio-Frequency Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, T. Kinoshita, Y. Kaimori, Y. Asai, M. Suemitsu, T. Abe, K. Yasui, T. Endoh, T. Itoh, Y. Narita, Y. Enta, M. Mashita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 48 ページ: 116002-116002
  • NAID: 40016844227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoemission from the valence bands of Ce(111)on W(110) (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Morimoto
  • 雑誌名: Surface Science 603 ページ: 2145-2151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Silicon Source Gas and Substrate Bias on the Film Properties of Si-Incorporated Diamond-Like Carbon by Radio-Frequency Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nakazawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48 ページ: 116002-116002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial of Graphene on 3C-SiC(111) Thin Films on Microfabricated Si(111) Substrates
  • 著者名/発表者名: T.Ide, Y. Kawai, H. Handa, H. Fukidome, M. Kotsugi, T. Ohkochi, Y. Enta, T. Kinoshita, A.Yoshigoe, Y. Teraoka, M. Suemitsu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: (印刷中)
  • NAID: 210000140718
  • 査読あり
• [学会発表] Control of electronic and structural properties of epitaxial graphene on 3C-SiC/Si and its device applications (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: MRS/JSAP Joint meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2012-04-10
• [学会発表] 微細構造Si(111)基板上3C-SiC(111)薄膜へのエピタキシャルグラフェン形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井出隆之
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 微細構造Si(111)基板上3C-SiC(111)薄膜へのエピタキシャルグラフェン形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井出隆之
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 微細加工SiC基板上のエピタキシャルグラフェンの電子状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 第7回放射光表面科学部会顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム
  • 発表場所: 大阪電気通信大学(大阪府)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] Tuning of Electronic Properties of Epitaxial Graphene on Microfabrication (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Fukidome
  • 学会等名: 第24回マイクロプロセス・ナノテクノロジー国際会議
  • 発表場所: 京都市ANAホテル
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Tuning of Electronic Properties of Epitaxial Graphene on Microfabrication (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: 第24回マイクロプロセス・ナノテクノロジー国際会議
  • 発表場所: ANAホテル(京都府)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Tuning of Structural and Electronic properties of Epitazial Graphene by Substrate Microfabrication (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(愛知県)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] SiC微細メサ構造上に形成したエピタキシャルグラフェンの電子状態の観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井出隆之
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] シリコン基板上SiO2膜の熱分解によるボイド形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] シリコン基板上SiO2膜の熱分解によるボイド形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] シリコン酸化膜の不均一な熱分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子部品・材料研究会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2011-08-11
• [学会発表] シリコン酸化膜の不均一な熱分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子部品・材料研究会
  • 発表場所: 弘前大学(青森県)
  • 年月日: 2011-08-11
• [学会発表] ダイヤモンドライクカーボンの化学結合状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中澤日出樹
  • 学会等名: 第28回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] Mechanical and tribological properties of silicon-and nitrogen-incorporated diamond-like carbon films by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa
  • 学会等名: International Conference on New Diamond and Nano Carbons2011
  • 発表場所: 松江市Kunibiki Messe
  • 年月日: 2011-05-18
• [学会発表] Mechanical and tribological properties of silicon- and nitrogen-incorporated diamond-like carbon films by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Nakazawa
  • 学会等名: International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2011
  • 発表場所: くにびきメッセ(島根県)
  • 年月日: 2011-05-18
• [学会発表] シリコン酸化膜のSi 2p光イオン化断面積 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] シリコン酸化膜のSi 2p光イオン化断面積 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] Formation of epitaxial graphene on mesa-patterned SiC substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: 第23回マイクロプロセス・ナノテクノロジー国際会議
  • 発表場所: リーガロイヤルホテル小倉(福岡県)
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] 表面微細加工によるグラフェンのエピタキシャル成長の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 3C-Sic(111)極薄膜上エピタキシャルグラフェン形成過程のLEED/PEs解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋良太
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] A modular approach to high pressure photoelectron spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Burkhard Kromker
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scale Spectroscopy and Nanotechnology
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県)
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] Spectromicroscopic Distinction of SiGe nanocompounds on Si(100) using Photoemission Electron Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scale Spectroscopy and Nanotechnology
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県)
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] 6H-SiC基板上微細メサ構造へのエピタキシャルグラフェン形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 半田浩之
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 酸化膜厚2nmまでのシリコン急速初期酸化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 酸化膜厚2nmまでのシリコン急速初期酸化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 原子状水素を照射したダイヤモンドライクカーボン膜の化学結合状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遲澤遼一
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] SiGeナノ化合物の元素吸収端近傍における軟X線光電子顕微鏡観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Silicon thermal oxidation and its thermal desorption investigated by Si 2p core-level photoemission (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Enta
  • 学会等名: International Workshop on Electronic Spectroscopy for Gas-phase Molecules and Solid Surfaces
  • 発表場所: 宮城県松島町ホテル大観荘
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] Chemical composition of Ge(Si)islands on Si(100)substrate capped with Si (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: International Workshop on Electronic Spectroscopy for Gas-phase Molecules and Solid Surfaces
  • 発表場所: Hotel Taikansou (宮城県)
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] Silicon thermal oxidation and its thermal desorption investigated by Si2p core-level photoemission (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Enta
  • 学会等名: International Workshop on Electronic Spectroscopy for Gas-phase Molecules and Solid Surfaces
  • 発表場所: Hotel Taikansou (宮城県)
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] Epitaxy of Graphene on Si substrates toward 3-D Graphene Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Fukidome
  • 学会等名: 2009 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Sendai Kokusai Hotel (宮城県)
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] 原子状水素照射によるダイヤモンドライクカーボン膜の化学結合状態の変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 遲澤遼一
  • 学会等名: 電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
  • 発表場所: 弘前大学(青森県)
  • 年月日: 2009-08-10