多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460077
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中島 尚男 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20198071)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川原田 洋 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (90161380) ; 伊藤 利道 大阪大学, 工学部, 講師 (00183004) ; 長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50189528)
• Keywords: 多孔質シリコン / ガリウム・ひ素 / 分子線エピタキシャル成長 / 光電子分光法 / 高イオン散乱法 / 反射高速電子線回折 / 初期成長過程 / 欠陥

Research Abstract

Si上へのGaAsエピタキシャル成長は超格子定数及び熱膨張係数の差により、転位等の多くの欠陥が導入される。本研究ではこの欠陥を低減するために、多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長を試みている。平成元年度及び2年度に得られた結果は以下の通りである。1.p^+Siを弗酸中で陽極化成することによって得られた多孔質Si上にGaAsを成長させ、その初期過程の解明及び欠陥の評価を、反射高速電子線回折法、X線及び紫外線光電子分光法、高速イオン散乱法を用いて行なった。その結果、水素で表面を覆われた安定な多孔質Siは成長温度で水素が解離し、不安定となり、(100)面を使用しても(111)等面を持つファセットが形成されることが判明した。このファセット形成により、GaAs/Si界面で欠陥が発生することが明らかになった。2.このファセット形成を防ぐため、孔の側面をSiO_2膜で保護した多孔質Si上に薄いSi膜を成長し、さらにGaAsを成長させることを試みた。その結果、ウエ-ハの湾曲の大きさが従来より減り、熱膨張係数の差による熱的歪が緩和されていることが分かった。しかし、SiO_2で保護した多孔質Si上へのSiの成長は、表面の残留酸化物及びバックグラウンドのAs等の影響により再現性が悪いことが見いだされた。3.再現性をよくするため、現在はp^+Si上にあらかじめ薄いnSiを成長させ、p^+Siのみ選択的に多孔質化し、その上にGaAsを成長させることを試みている。nSi層を部分的に化学エッチで除去し、その後弗酸中で陽極化成すると、p^+層のみ多孔質化できることが明らかになった。今後、この上にGaAsを成長させ、透過電子顕微鏡などにより、欠陥を評価する予定である。また、多孔質Si層のみを酸化し、SOI構造としてその上にGaAsを成長することも検討する予定である。

Research Products

• [Publications] 長谷川 繁彦: "Growth and characterization of GaAs films on porous Si" Journal of Crystal Growth. 95. 113-116 (1989)
• [Publications] 前橋 兼三: "Atomic rearrangement during the initial stages of GaAs growth on Si(111)(√<3>×√<3>)-Ga surface" Applications of Surface Science. 41/42. 567-571 (1989)
• [Publications] 前橋 兼三: "Initial stages of GaAs MBE growth on porous Si" Proc.of 1st Int.Meeting on Advanced Processing and Characterization Technologies. 119-122 (1989)
• [Publications] 前橋 兼三: "Initial stages of GaAs MBE growth on Si(111)(√<3>×√<3>)-Ga Surfaces" Japanese Journal of Applied Physics. 29. L13-L16 (1990)
• [Publications] 前橋 兼三: "Initial stages of GaAs MBE growth on porous Si" Japanese Journal of Applied Physics.