2000 Fiscal Year Annual Research Report
オゾンガスによるシリコンおよびシリコン基セラミックスの酸化機構解明
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11650730
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
成島 尚之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20198394)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井口 泰孝 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005413)
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| Keywords | オゾン / 酸化 / シリコン / 炭化ケイ素 / シリカ / 放物線則 / 速度論 / 律速段階 |
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| Research Abstract |
目的:シリコンデバイスの高集積化に伴うシリカ酸化皮膜形成方法の有力な手法であるオゾンガスによるシリコン基材料の酸化に関する基礎研究を目的として研究を行った。
実験方法:酸化実験用試料には、n型シリコンウエハ、CVD炭化ケイ素および単結晶6H炭化ケイ素を用いた。オゾンガスの発生は放電式オゾナイザを用い、最大0.07atmのオゾン分圧を達成することができる。酸化温度は973Kとした。酸化速度の評価は形成された酸化皮膜厚さをエリプソメータを用いて測定することにより行った。
結果:
(1)酸化速度のオゾン分圧依存性
オゾンガス中では放物線則に従った酸化皮膜厚さが観察され、その酸化速度は放物線速度定数として評価できる。オゾンガス分圧と放物線速度定数との間には比例関係が得られた。これは、オゾンガスの解離により形成される原子状酸素の酸化皮膜中を通る拡散が律速段階であるという前年度の知見と良く一致する。また、この比例領域で酸化速度定数の温度依存性を検討することにより、意味のある活性化エネルギーが得られると考えられ、将来的には、より低温における酸化速度の研究に関する指針も与えることができた。
(2)酸化皮膜中に存在する炭素
炭化ケイ素C面にはオゾン酸化後に炭素の存在が確認された。この炭素が酸化速度に影響を及ぼしていると考え、雰囲気中のCO2分圧を変化させて酸化速度測定を行った。その結果、CO2ガスの存在下で酸化速度が上昇した。CO2ガスは、オゾンガスの解離を促進することが知られており、シリコン基材料の酸化反応にもその知見が応用できることがわかった。
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