| 研究概要 |
シリコン基板上にエピタキシャル絶縁膜(【Al_2】【O_3】系)を形成するための基礎研究として超高真空反応室(1×【10^(-9)】Torr)にて清浄シリコン表面上にトリメチルアルミニウムと【N_2】Oガスを交互に導入し、紫外光励起吸着・反応過程を調べた。シリコン表面上の反応過程はゲートバルブで分解させられた【10^(-10)】Torrの分析室(XPS,LEED/Auger)で分析した。用いた紫外光源はArFのエキシマレーザ(193nm)である。化学洗浄したシリコン基板を反応室に入れ、約1000℃に基板を加熱して清浄表面を出す。これによりXPS分析では炭素、酸素は検出限界であり、Si(111)面では7×7構造が観測できた。このシリコン清浄面にトリメチルアルミニウム(TMA)を吸着させ、あるいはArFレーザを2.5W(70Hz)で励起・吸着させた状態ではTMAはSiと物理吸着を生じているだけである。これを600℃で加熱するとSi界面にSiCが形成される。またAlは表面に出てくる。このようにTMAのC【H_3】基からのCがSi表面上にSiCを形成するとこれはエピタキシャル絶縁膜に好ましくない。そこで清浄シリコン表面を【N_2】Oガスで数原子層反応させ、SiOx層を形成し、その後TMAを導入し【Al_2】【O_3】膜を形成することを試みた。この酸化層の存在によりTMAのAlは酸素と室温で結合することがわかった。またこの場合、TMAをArFレーザで励起させる方がCの混入は少ない。その後基板を加熱(620〜640℃,2分)しても、SiCの形成される量を減少させることができた。以上、XPSのCとAlのスペクトル面積比を比較し、TMAのようなC【H_3】をもつ有機金属ガスからCの汚染を防ぐには、数原子層の酸化層を前もって形成し、Si表面とCの直接的反応を防ぐ状態にしてからTMAを光解離吸着させるのが良いことがわかった。今後はCを最小にできる条件を確立し、【Al_2】【O_3】系膜の結晶性を同時に評価していく。
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