原子層エピタキシ-の成長メカニズム

• Project/Area Number: 02650006
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 関 寿 東京農工大学, 工学部, 教授 (70015022)
• Project Period (FY): 1990
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1990)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1990: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 原子層エピタキシ / ALE / ハロゲン系 / その場観察

Research Abstract

現在、原子層エピタキシャル成長では最も基本となる物理定数である吸着平衡定数の値がほとんど知られていない。本研究では広い成長条件範囲で原子層エピタキシ-が可能なハロゲン系原子層エピタキシ-を取り上げ、そのIII族原料であるハロゲン化物(主にGaCl,InCl)の基板結晶に対する吸着平衡定数を実験的に求めることを目的とした。本年度は1.原子層エピタキシャル成長装置に感度0.1μgの電気天秤を組み合わせた現有の装置を改良し、2.本装置で物理定数である吸着の平衡定数を求めるべく、流速や反応時間、ガス置換の完全性などの基礎的デ-タを測定し、3.GaAS(100)基板結晶上へのGaClの吸着平衡定数を求めた。以下、その結果を述べる。
1.については、防振対策を完全にし、全ての流量制御に安定性の良いマスフロ-コントロ-ラ-を用いることによりノイズの低減と再現性の向上を図った。さらに、電気天秤からの電気信号をデジタル化し、コンピュ-タによりノイズ除去のデ-タ処理をほどこした。本改良により、一サイクル当り一分子層の成長を十分に測定できる感度となった。
2.については、反応管内のガス分析や種々の条件での原子層エピタキシ-を行い、(a)ガスの完全な切り替え(b)III族原料部での完全な反応(Ga+HCl→GaCl+1/2H_2)(c)原料ガスの十分な供給(III族およびV族)を確認し、実験条件の確立を行った。
3.については、500℃でGaAsの原子層エピタキシ-を行い、GaClのGaAs基板結晶への吸着平衡定数を初めて実験的に求めることに成功した。この値はKorecらが統計熱力学的に求めた報告している値と近い値であり、他に報告されているハロゲン系原子層エピタキシ-によるGaAsの成長結果をよく説明できる値であった。