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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350166
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森田 瑞穂 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50157905)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 有馬 健太 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10324807)
• Keywords: ナノギャップ構造 / トンネル分光 / シリコン酸化膜

Research Abstract

単結晶シリコン/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、ガス導入ポート装備気体分光チャンバにセンシングデバイスを設置し、センシングデバイスのナノギャップに種々の気体を導入することにより、それらの違いを静電容量とコンダクタンスの変化で検出できることを明らかにしている。超清浄精密制御熱酸化装置を用いて、2枚の単結晶シリコンウェハ表面に100nmの厚さのシリコン酸化膜を形成し、エッチングを行い、シリコン酸化膜の一部を除去加工した後、2枚の加工シリコン酸化膜表面ウェハ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、シリコン/加工シリコン酸化膜/シリコン基板の両方のシリコン外側表面に金属を蒸着して、ギャップ長が200nmのナノセンシングデバイスを試作している。センシングデバイスを気体分光チャンバに設置して、チャンバ内に1気圧の大気が流入したときの所定の印加直流電圧で所定の印加交流電圧での静電容量とコンダクタンスを測定しておき、チャンバ内の気体が窒素ガス、あるいは酸化ガスになるようにガスを1気圧で流入したときに同じ印加電圧での静電容量とコンダクタンスがガスの種類の違いにより変化することを明らかにしている。

Research Products

• [Publications] Yasushi Azuma, Ruiqin Tan, Toshiyuki Fujimoto, Isao Kojima, Akihito Shinozaki, Mizuho Morita: "Uncertainties Caused by Surface Adsorbates in Estimates of the Thickness of SiO_2 Ultrathin Films"Characterization and Metrology for ULSI Technology : 2003 International Conference. 337-342 (2003)
• [Publications] Akihito SHINOZAKI, Kenta ARIMA, Mizuho MORITA, Isao KOJIMA, Yasushi AZUMA: "FTIR-ATR Evaluation of Organic Contaminant Cleaning Methods for SiO_2 Surfaces"ANALYTICAL SCIENCES. 19. 1557-1559 (2003)
• [Publications] Naoto Yoshii, Satoru Morita, Akihito Shinozaki, Minoru Aoki, Mizuho Morita: "Energy Barrier Heights of Ultra-thin Silicon Dioxide Films with Different Metal Gates"Extended Abstracts of International Workshop on Gate Insulator 2003. 96-97 (2003)
• [Publications] Naoto Yoshii, Satoru Morita, Akihito Shinozaki, Minoru Aoki, Mizuho Morita: "Determination of Energy Barrier Heights in MOS Diodes with Different Metal Gates"Extended Abstracts of the 9th Workshop on FORMATION CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF ULTRATHIN SILICON OXIDES. 313-316 (2004)
• [Publications] Akihito Shinozaki, Yuuki Morita, Satoru Morita, Mizuho Morita: "Oxide Thickness Dependence of Photo Currents of MOS Tunneling Diodes"Extended Abstracts of the 9th Workshop on FORMATION CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF ULTRATHIN SILICON OXIDES. 317-320 (2004)
• [Publications] 森田瑞穂: "赤外線加熱工学ハンドブック 極薄シリコン酸化膜形成への応用"アグネ技術センター. 118-126 (2003)