京都・先端ナノテク総合支援ネットワーク 京都大学 Kyoto-Advanced Nanotechnology Network 平成19年度 ナノ計測・分析領域における支援成果 トピックス 負イオン注入によりシリコン酸化膜中に導入した ゲルマニウム原子の状態分析 a シャープ株式会社基盤技術研究所 b 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻 洗暢俊a､足立浩一郎a､小瀧浩a ､辻博司b､後藤康仁b､石川順三b 【研究目的】 ゲルマニウム(Ge)ナノ粒子を含有するシリコン酸化膜では、400nm付近のブルー光の カソードルミネッセンス(CL)やフォトルミネッセンス(PL)が得られているが、さらにエ レクトロルミネッセンス(EL)も期待されている。発光機構としては二酸化ゲルマニウム の酸素欠陥による発光(ODC)が有力と考えられている。そこで、ナノ支援で提供されて いるX線光電子分光装置を用いて、注入したGe原子の深さ分布や酸化状態を調べた。 【成 果】 SiO2中に負イオン多重注入で導入されたGe原子は、10～50nmの深さ領域に一様に分布 し、注入直後では約60%がほぼ一様に酸化されている(Ge02が15%､GeOが45%)｡真空中の熱 処理では温度の増加と共に環元が進み､800℃では約65%が金属結合となり、Geナノ粒子 が形成されることがわかる｡また､700℃では約40%、800℃では約30%のGe原子が一酸化状 態となり､二酸化Geに対して酸素欠損となる事が判明した｡酸素欠陥の形成としては 700℃程度が適していると言え、CLやPLの発光強度変化とも対応する。今回調べた熱処 理によるGeの酸化状態の変化ならびに深さ分布をもとに、ODC形成の最適化を図ると共 にELの評価をさらに進める。 Fig.1 Ge 3d photoelectron spectra in XPS analysis of Ge-implanted SiO2 film with Ge concentration of about 6 at.% after annealing at 700 and 800℃ as well as as-implanted sample. Fig2. Oxidation state of Ge atoms implanted in Si02 film by multi-energy negative ion implantation with Ge concentration of about 6 at.% after annealing at 700 and 800℃ as well as as-implanted sample.
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