界面反応の物理・化学

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01650006
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 大泊 巌 早稲田大学, 理工学部, 教授 (30063720)
• 研究分担者: 越後谷 淳一 東北大学, 工学部, 助教授 (00005539) ; 北原 和夫 東京工業大学, 理学部, 教授 (20107692) ; 津田 穣 千葉大学, 薬学部, 助教授 (90009506) ; 山田 公 京都大学, 工学部, 教授 (00026048) ; 原 史朗 早稲田大学, 理工学部, 助手 (60218617)
• キーワード: コンタクト抵抗率 / コンタクト構造の安定性 / ショットキ-障壁高さ / 界面介在物 / 熱力学的安定性 / 速度論的安定性 / 応力の影響 / 拡散障壁

研究概要

「コンタクト抵抗率の低減」と「コンタクト構造の安定性向上」という本重点領域研究の2大テ-マを、「界面反応の物理・化学」という視点で分担する当班では、ショットキ-障壁高さ(SBH)の低減、界面介在物の除去、熱力学的ならびに速度論的安定性、金属/半導体界面の化学熱力学、および界面構造のダイナミクスという具体的なテ-マとして把握し、基礎と応用、実験と理論のほど良い均衡を保って研究をスタ-トさせた。
SBHに関しては、障壁形成の初期過程における表面吸着物や界面反応における構成原子の挙動について知見を得、SBHの評価法についても2次元分布の高分解能化に成功するなどの成果を得た。界面介在物に関しては、従来清浄表面の証拠とされてきたSi(III)ー7x7超構造は酸素原子によって安定化されているという新しいモデルを提案した他、Si(100)ー2x1超構造の成因や初期酸化過程に関する理論的計算、ならびに実用的な立場からコンタクトホ-ル底部の清浄化法の検討をそれぞれ行なって興味深い知見を得た。
構造の安定性に関しては、熱平衡の有無が熱力学的安定性を支配する重要な要因であることを指摘した他、積層構造に蓄積される応力がたとえばSi添加AIからのSi析出を促すという例に見られるように構造安定性を損なう要因たりうることを明らかにした。
速度論的安定性では、積層界面や金属薄膜中に導入される構造欠陥が高速拡散経路となって安定性を損なうことに着目し、エピタキシャル金属膜の形成とその性質について実験的知見を集積し、また理論的立場から弾性場での拡散現象の、実用的立場から拡散障壁による安定化の、それぞれ検討を開始した。
純理論的研究として、化学熱力学の立場から半導体中の不純物原子がクラスタ-形成を経て析出に至るというモデルを提案し、統計力学の立場からミスフィット転位の振舞を通じて界面の動的な性質を理解するための研究を開始した。

研究成果

• [文献書誌] H.Akatu: "HRTEM observation of the Si/SiO2 interface" Appl.Surf.Sci.41/42. 357-364 (1989)
• [文献書誌] W.F.J.Slijkerman: "Formation of the NiーSiC(001)interface studied by highーresolution ion backscattering" J.Aappl.Phys.66. 666 (1989)
• [文献書誌] I.Ohdomari: "Questions about Si(III)ー(7x7)Reconstructed Surface" Surf.Sci.Lett.to be published. (1990)
• [文献書誌] I.Ohdomari: "Ion microprobe system at Waseda university for semiconductor analysis" Nucl.Instr.and Meth to be published. (1990)
• [文献書誌] S.Hara: "Elemental composition of betaーSiC(001)surface phases studied by medium energy ion scattering" Surf.Sci.Lett. to be published. (1990)
• [文献書誌] S.Hara: "Solid state reaction of Mo on cubic and hexagonal SiC" Jpn.Appl.Phys.Lett. to be published. 29. (1990)
• [文献書誌] T.Ueno: "Mechanism of dislocation formation during vertical solid phase epitaxy" J.Cryst.Growth to be published. (1990)
• [文献書誌] K.Yamamoto: "THE GROWTH FORMS OF SMALL Au PARTICLES GROWN ON KBr AND NaCl SUBSTRATES HAVING MONATOMIC STEPS" J.Cryst.Growth. 94. 629-634 (1989)
• [文献書誌] Y.Yamada: "A REVIEW OF MATERIAL PROCESSING BY LOW ENERGY ION BEAMS AT THE ION BEAM ENGINEERING LABORATORY OF KYOTO UNIVERSITY" Nucl.Instrum.Methods. B40/41. 557-561 (1989)
• [文献書誌] I.Yamada: "GROWTH PROCESSES OF EPITAXIAL METAL FILMS ON SEMICONDUCTOR AND INSULATOR SUBSTRATES BY IONIZED CLUSTER BEAM" Appl.Surf.Sci.43. 23-31 (1989)
• [文献書誌] L.L.Levenson: "Anisotropic surface mobility of aluminum on Si(II)during the initial stage of vapor deposition" J.Vac.Sci.Technol.A7. 1206-1209 (1989)
• [文献書誌] 大泊巌: "超LSI技術13デバイスとプロセスその3 西澤潤一編 「微細コンタクト技術の基礎としての金属/半導体界面」第6章" 工業調査会発行, 335 (1989)