【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AE0015

利用課題名 / Title

一酸化窒素分子線照射によるSi(111)基板上Hf堆積膜の酸窒化反応ダイナミクス解明

利用した実施機関 / Support Institute

日本原子力研究開発機構 / JAEA

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

薄膜合成,高誘電率材料,表面反応制御,化学状態分析,接合界面酸化

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

垣内　 拓大

所属名 / Affiliation

愛媛大学大学院理工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

澁谷陽斗, 白方憲伸, 本田優斗

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

津田泰孝,吉越章隆

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AE-010：表面化学実験ステーション

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Si基板上に作製したハフニウム（Hf）の酸窒化物（HfO_xN_y）は高誘電率ゲート絶縁膜としての応用が期待されるが、酸素と窒素の含有量によってバンドギャップや誘電率が変化する課題を抱える。そこで、本研究では、Hfが吸着したSi(111)基板を出発物質として一酸化窒素分子（NO）の超音速分子ビーム照射したときにHfの酸窒化物が生成する過程を放射光光電子分光装置を用いて追跡し、表面界面組成を解明した。

実験 / Experimental

放射光施設SPring-8のBL23SU（表面化学実験ステーション）にて、NOビームの断続的照射を繰り返しながら光電子分光装置で内殻スペクトルを測定した。得られた結果はVoigt関数で成分分離し、化学状態分析を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

　試料は、その場でSi(111)-7×7上にHfの膜厚がおおよそ0.3 原子層（ML, 1 ML ～ 2.4 Å）と2 MLの2種類を作製した。並進運動エネルギー（E_t）が0.69 eVのNO分子ビーム照射では、いずれの試料でも酸化反応が主に進行し、窒化はほとんど進行しないことを示唆する結果が得られた。E_tが0.06 eVの時と比較して窒化の進行がより抑えられた結果であったと考察している。しかし、2023A期前後で装置構成に変更が生じていることから引き続きの解析と考察に十分な注意が必要である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 垣内拓大，津田泰孝，吉越章隆，“ハフニウムが吸着したSi(111)基板の局所/全域で進行する酸化反応機構　～Hfの蒸着量に依存した表面界面酸化状態の違い～”第84回応用物理学会秋季学術講演会，令和5年9月21日.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件