極薄シリコン酸化膜スペーサを用いたナノギャップ構造トンネル分光デバイスの研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350166
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森田 瑞穂 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50157905)
• 研究分担者: 有馬 健太 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10324807)
• キーワード: ナノギャップ構造 / トンネル分光 / 極薄シリコン酸化膜

研究概要

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/ナノギャップ/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センシングデバイスを開拓する目的に対して、シリコン/加工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シリコン/加工ナノギャップ/シリコン構造デバイスを試作している。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4.5nmの厚さの極めて薄いシリコン酸化膜を形成し、エッチングを行い、極薄シリコン酸化膜の一部を除去加工した後、水素終端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窒素ガス中での1000℃の加熱処理により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、加工ナノギャップが形成された貼り合わせ基板を製作している。さらに、透過型電子顕微鏡を用いて、シリコン/極薄シリコン酸化膜/シリコン構造の断面を観察し、シリコン/シリコン酸化膜接着界面が平坦であり、シリコン間がナノメートルスケールであり、極薄シリコン酸化膜がスペーサとなっていることを確認している。すなわち、シリコンとシリコン酸化膜との間にパーティクルが挟まれることなく接着されていることを確認している。また、ナノギャップ部の断面を観察している。さらに、シリコン/加工ナノギャップ/シリコン基板の両方のシリコン外側表面にアルミニウムを蒸着して、ナノセンシングデバイスを試作している。

研究成果

• [文献書誌] Minoru Aoki, Naoto Yoshii, Kenta Arima, Mizuho Morita: "Electrical Properties of SiC Films Formed on Si by Thermal Chemical Vapour Deposition Using Monomethylsilane"ABSTRACTS, Fourth International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces. P4-8-P4-8 (2002)
• [文献書誌] Naoto Yoshii, Satoru Morita, Akihito Shinozaki, Minoru Aoki, Mizuho Morita: "Determination of Energy Barrier Heights of Ultra-thin Silicon Dioxide Films Using Different Metal Gates"ABSTRACTS, Fourth International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces. LP3-5-LP3-5 (2002)
• [文献書誌] Akihito SHINOZAKI, Kenta ARIMA, Mizuho MORITA, Yasushi AZUMA, Isao KOJIMA: "The Influence of Organic Contamination on Ultrathin Silicon Dioxide Film Thickness Measured by Ellipsometry"Extended Abstracts of the 8th Workshop on FORMATION CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF ULTRATHIN SILICON OXIDES. 233-236 (2003)
• [文献書誌] 森勇藏, 山内和人, 芳井熊安, 安武潔, 森田瑞穂, 片岡俊彦, 遠藤勝義, 青野正和, 桑原裕司, 広瀬喜久治, 後藤英和: "究極の物づくり-原子を操る-"大阪大学出版会. 87 (2002)