シリコン表面の水素終端化とシリサイド形成過程の研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452093
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 上田 一之 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029212)
• 研究分担者: 高井 義造 大阪大学, 工学部, 助教授 (30236179)
• キーワード: シリコン / シリサイド / 水素終端化 / 水素吸着 / 水素検知 / エピタキシー / 電子励起イオン脱離 / TOF-ESD

研究概要

本研究の目的はわれわれによって最近開発された電子励起イオン脱離(TOF-ESD)法をシリサイド問題に応用することにあった。シリサイドはその形成の初期過程で不明の点もあり原子レベルの解析が必要と思われる。原子状の水素がシリコンのダングリングボンドを終端化し、安定な表面が発現することが判っているので、この機構がシリサイド形成を解く鍵になると考えられる。遷移金属を中心としたシリサイドの研究はショットキーバリヤーや金属とシリコンの接触の観点から重要な問題である。最近、シリコンによる超LSIの技術がサブナノメーターの領域に入って素子のサイズが小さくなり、酸化物との界面、絶縁性および、温度上昇によるシリサイドの進行など、今後のデバイス技術の超精密化の問題点となっている。このような状況の下で安定した素子作りのために、良質の酸化物と共に、シリサイド形成の機構を再検討しておく必要があると考えられる。
水素の高感度検知を可能にした電子励起イオン脱離(TOF-ESD)法を用いることにより、薄膜作成中の装置の中で、その場観察により水素の分析を行いながら成長様式を研究できる環境を作ってきた。この一つの応用として原子状水素によって終端化されたシリコン表面に形成されるシリサイドの機構を詳細に調べて、新しい機能性を持つシリサイド膜の発現を期待している。そのために、1.従来のRHEED-AES-TOF・ESDの他に、TOF-ESDと走査トンネル顕微鏡(STM)を組み合わせた装置の開発に取り組み、グラファイト上のニッケルの成長過程を観察し、√<3>×√<3>構造の成長を観察した。2.シリコンへの水素吸着特性や水素終端化の問題を追求し、Si(100)面とSi(111)面の違い、また、チョコラルスキー成長の結晶とフローテイングゾーン成長の違いで水素の吸着特性が異なることが判った。3.ニッケル面の制御と酸素、水素、一酸化炭素との相互作用を基礎的な見地から研究した。4.不完全ではあるがAl/H/Si(100)および、Ni/H/Si(111)等の研究にも取り組み、水素の効果で従来とは異なった成長様式が現れることを明らかにした。今後これらの成果を踏まえて原子レベルの観察による研究を予定している。

研究成果

• [文献書誌] K.Ueda,S.Kodama and A.Takano: "Studies of hydrogen adsorption on silicon(100)surfaces by means of time-of-flight type electron stimulated desorption spectroscopy(TOF-ESD)." Vacuum. 43. 795-798 (1992)
• [文献書誌] K.Ueda,S.Kodama and A.Takano: "Study of hydrogen adsorption on silicon surfaces by time-of-flight type electron-stimulated desorption spectroscopy(TOF-ESD)." Applied Surface Science. 60/61. 178-182 (1992)
• [文献書誌] A.Takano and K.Ueda: "On kinetic energy distribution of oxygen ion desorbed from CO-adsorbed Ni(110)by time-of-flight type electron-stimulated desorption." Applied Surface Science. 60/61. 693-697 (1992)
• [文献書誌] K.Ueda,S.Kodama and A.Takano: "Desorption study of a proton from H/Si(100)by electron stimulated desorption spectroscopy." Surface Science. 283. 195-198 (1993)
• [文献書誌] A.Takano and K.Ueda: "Electron stimulated desorption of O^+ from CO adsorbed on a Ni(110)surface." Surface Science. 283. 199-203 (1993)
• [文献書誌] A.Takano and K.Ueda: "Energy distributions of oxygen ions desorbed from CO and NO-covered nickel." Surface Science. 287/288. 25-30 (1993)
• [文献書誌] K.Ueda and A.Takano: "Hydrogen termination study of silicon dangling bonds by electron stimulated desorption spectroscopy(TOF-ESD)." Surface Science. 287/288. 506-509 (1993)
• [文献書誌] A.Takano and K.Ueda: "Detection of hydrogen on Ni(110)surface by electron-stimulated desorption." Japan J.Applied Physics. 32. 1217-1220 (1993)
• [文献書誌] K.Ueda: "Behaviors of hydrogen and oxygen on cleaned silicon surfaces." Japan J.Applied Physics. 33(in press). (1994)
• [文献書誌] 上田一之: "電子励起脱離法による固体表面の動的観察" 表面技術. 44. 44-48 (1993)
• [文献書誌] 上田一之: "水素吸着によるシリコン表面の動特性" 固体物理. 特集号. 199-205 (1993)
• [文献書誌] 高野暁己、上田一之: "Ni(110)に吸着したCO,NOからのESDの研究" 表面科学. 15 4月号(印刷中). (1994)