界面の作製とその精密制御

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02232102
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 安田 幸夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (60126951)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前川 禎通 名古屋大学, 工学部, 教授 (60005973) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (00206286) ; 堀池 靖浩 広島大学, 工学部, 教授 (20209274) ; 多田 邦雄 東京大学, 工学部, 教授 (00010710) ; 小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40111653)
• Keywords: 金属一半導体界面 / 接触抵抗 / 不純物ド-ピング / 界面反応 / 精密制御技術

Research Abstract

平成元年度の基礎的研究結果を基盤として、界面反応の抑制と接触抵抗低下の面から最適な材料を研究した。また、界面における物理的・化学的基礎研究を進めるとともに、界面作製の精密制御技術を発展させた。具体的な主な成果は、次の様である。まず、シリコン半導体に対しては、(1)Zr/Siにおいて、低抵抗接触(10^<ー8>Ωーcm^2台)が得られたことから、本年度はHf/Si、Zr/Siについて界面固相反応と電気的特性の関連を明らかにした。(安田、財満、小出)。(2)nーSiに対する超高濃度ド-ピング技術を確立した(小長井)。(3)半導体ヘテロ界面における原子の混合に関する検討を行ない、シリコン系ヘテロ構造における界面混合メカニズムを明らかにし、良質のヘテロ構造を得る指針を得た(白木)。(4)ジエチルアルミハイドライドを用い、低温でのAl/Si単結晶選択成長を実現した。また、高磁場マイクロ波励起したプラズマの高イオン化率モ-ドを用い、Ar含有量が著しく低減されたAl膜を形成できた(堀池)。
IIIーV族及びIIーVI族化合物半導体は、界面が不安定で反応に富み、結晶欠陥の誘起が重要な問題である。これらの問題に対し、次の成果を得た。(5)GaAs半導体に対する金属の界面拡散現象を研究し、二重拡散法によるHBT作製の見通しを得た(多田)。(6)p型GaAsに対し10^<19>〜10^<20>cm^<ー3>の超高濃度ド-ピングにより10^<ー4>〜10^<ー8>Ωーcm^2のノンアロイ接触抵抗を実現した(小長井)。(7)MOVPE法によるZnSe薄膜単結晶をGaAs上に成長させ、最適化を計っている(佐野)。更に、理論的考察として、(8)量子細線中に存在する2つの磁気抵抗の機構を統一的に解明した(前川)。以上、シリコン及び化合物半導体に関する実験結果及び理論的結果を結合し、相互の密接な連携によりさらに発展を目指す。

Research Products

• [Publications] Y.Koide: "Growth Processes in the Initial Stages of Deposition of Ge Films on(100)Si Surfaces by GeH_4 Source Molecular Beam Epitaxy." J.Crystal Growth. 99. 254-258 (1990)
• [Publications] Y.Yasuda: "Mechanisms of Silicon Oxidation at Low Temperatures by MicrowaveーExcited O_2 Gas and O_2ーN_2 Mixed Gas." J.Appl.Phys.67. 2603-2607 (1990)
• [Publications] S.Zaima: "Preparation and Properties of Ta_2O_5 Films by LPCVD for ULSI Application." J.Electrochem.Soc.137. 1297-1300 (1990)
• [Publications] S.Zaima: "Conduction Mechanism of Leakage Current in Ta_2O_5 Films on Si Prepared by LPCVD." J.Electrochem.Soc.137. 2876-2879 (1990)
• [Publications] T.Yamauchi: "Solid Phase Reaction and Electrical Properties in Zr/Si Systems." Appl.Phys.Lett.57. 1105-1107 (1990)
• [Publications] Y.Koide: "Growth Processes in the Initial Stage of Ge Films on (811)Si Surfaces by GeH_4 Source Molecular Beam Epitaxy." J.Appl.Phys.68. 2164-2167 (1990)
• [Publications] N.Ohshima: "Observation of an Ordered Structure in the Initial Stage of Ge/Si Heteroepitaxial Growth." Appl.Phys.Lett.57. 2434 (1990)
• [Publications] M.Konagai: "Metallic pーtype GaAs and InGaAs grown by MOMBE," J.Crystal Growth,. 105. 359-365 (1990)
• [Publications] T.Akatsuka: "Heavily carbonーdoped pーtype InGaAs grown by metalorganic molecular beam epitaxy," Jpn.J.Appl.Phys.,. 29. L537-L539 (1990)
• [Publications] S.Nozaki: "GaAs PN diodes with heavily carbonーdoped pーtype GaAs grown by MOMBE," Jpn.J.Appl.Phys.29. L1731-L1734 (1990)
• [Publications] A.Yanada: "Heaviry Pーdoped (>10^<21> cm^<ー3>)Si and SiGe films grown by photoーCVD at 250℃" J.Electronic Materials,. 19. 1083-1087 (1990)
• [Publications] T.Yamada: "Growth and characterization of carbon doped pーtype InGaAs by MOMBE," 6th International Conf.on Molecular Beam Epitaxy.San Diego,. TIII-17 (1990)
• [Publications] S.Nozaki: "Pseudoーheteroepitaxial problems in heaviry carbon doped GaAs grown on GaAs substrates by MOMBE," Electronic Materials Conf.,Santa Barbara,. (1990)
• [Publications] T.Usagawa: "Etremely low nonーalloyed specific contact resistance ρ_c(10^<ー8>Ωcm^2) to MOMBE grown super heavily C doped (10^<21>cm^<ー3>) p^<++>GaAs,"
• [Publications] T.George: "Critical tthickness anisotropy in highly carbon doped pーtyped (100) GaAs laters grown by Metalorganic Molecular Beam Epitaxy," Appl.Phys.Lett.
• [Publications] Y.Jia: "Effects of deuterrium on lowーtemperature Si epitaxy by photoーCV," Jpn.J.Appl.Phys.
• [Publications] K.Fujita: "Suppression of Interfacial Mixing in Si/Ge Superlattices by Sb Deposition" Ext.Abs.22nd(1990Int.) Conf.Solid State Device and Materials,Sendai.
• [Publications] K.Fujita: "Realization of Abrupt Interfaces in Si/Ge Superlattiees by Suppressing Ge Surface Segregation With Submonolayer of Sb" Jan.J.Appl.Phys.29. L1981 (1990)
• [Publications] S.Fukatsu: "redistribution of Deltaーdoped Sb in Si" Appl.Phys.Lett.
• [Publications] Y.Shiraki: "Deltaーdoping in Silicon" Proc.of CーMRS Int.'90,Beijing,1990.
• [Publications] T.Ishikawa: "QuantumーConfined Stark Effect in a ParabolicーPotential Quantum Well" Japanese Journal of Applied Physics.
• [Publications] D.K.Gautam: "Low Concentration Cadmium Diffusion into GaAs" Japanese Journal of Applied Physics.
• [Publications] D.K.Gautam: "Open Tube Double Diffusion for the Fabrication of Bipolar Transistor Waveguide Optical Switch" Second International Meeting on Advantage Processing and Characterization Technologies (APCT'91).
• [Publications] H.Kawamoto: "Study on Reaction Mechanism of Aluminum Selection Chemical Vapor Deposition with Inーsitu XPS Measurement." Jpn.J.Appl.Phys.,. 29. 2657-2661 (1990)
• [Publications] A.Oguchi: "Electrical Rrsistivity,Thermal Conductivity and Thermopower in the U=∞ Hubbared Model." Phys.Rev.B. 41. 6977-6988 (1990)
• [Publications] A.Oguchi: "Quantum Spin Liquid State with Hole." Phys.Rev.B. 43. 186-192 (1991)
• [Publications] J.Inoue: "Theory of the Giant Magnetoresistance in Metallic Superlattices." J.Phys.Soc.Jpn.60. 376-379 (1991)
• [Publications] 小栗 章: "量子細線の磁気伝導度" 日本物理学会.
• [Publications] 青山 敬幸: "紫外光励起F_2を用いたSiの表面処理" 信学会研究会資料SAM・90ー70. 90. 9-13 (1990)
• [Publications] 奥野 昌樹: "重金属汚染ウエ-ハの光励起クリ-ニング" 信学会研究会資料SAM90ー71. 90. 15-19 (1990)
• [Publications] 山崎 辰也: "光励起低温エピ成長を用いた薄いベ-スの形成技術と高速バイボ-ラデバイスの応用" 信学会研究会資料SAM90ー114. 90. 29-34 (1990)
• [Publications] A.Tanikawa: "Observation of StressーInduced Voiding with an UltraーHigh Voltage Electron Microscope," Proc.1990 Internatiional Reliability Phys.Symp.,. 209-215
• [Publications] H.Okabayasi: "HVEM Observations of StressーInduced Voiding in Al lines for LSI" Abstracts of Papers Presented at International Symp.on New Direction and Future Aspects of HVEM. 80 (1990)
• [Publications] 岡林 秀和: "LSI配線のストレスマイグレ-ション" 応用物理. 59. 1461-1473 (1990)
• [Publications] 菅井 和己: "CVD法による平坦化Al膜形成" 第51回応用物理学会学術講演会講演予稿集第2分冊. 589 (1990)
• [Publications] 新沢 勉: "分子間化合物を用いたAl選択CVD" 第51回応用物理学会学術講演会講演予稿集2分冊. 590 (1990)
• [Publications] 相沢 一雄: "Al蒸着膜の配向性の基板温度依存性" 第51回応用物理学会学術講演会講演予稿集第2分冊. 595 (1990)
• [Publications] S.Ogawa: "Structure of the Tiーsingle crystal Si interface" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.181. 139-144 (1990)
• [Publications] S.Ogawa: "HRTEM and nanoーscale micro analysis of the titanium/silicon interfacial reaction correlated with electrical properties" Extended Abstracts of the 22nd Conference on Solid State Devices and Materials.
• [Publications] E.Murakami: "High Hole Mobility in ModulationーDoped and StrainーControlled pーSi_<0.5> Ge_<0.5>/Ge/Si_<1ーxg>Ge_x Heterostructures Fabricated Using Molecular Beam Epitaxy" Jan.J.Appl.Phys.29. L1059-L1061 (1990)
• [Publications] E.Murakami: "Ultra High Hole Mobility in StrainーControlled SiーGe ModulationーDoped FET" International Electron Devices Meeting Technology Digest,San Francisco. 375-378 (1990)
• [Publications] A.Nishida: "Formation of High Quality Si_<1ーx>Ge_x/Si Crystals Heterostructure Limited Area MBE Growth" Extended Abstracts of the 22nd Conference on Solid State Devices and Matwrials,Sendai. 333-336 (1990)
• [Publications] K.Nakagawa: "Anomalous Temperature Dependence of Ge Surface in Segregation SiーMBE" Extended Abstracts of the 22nd Conference on Solid State Devices and Materials,Sendai. 913-916 (1990)
• [Publications] K.Nakagawa: "Reverse Temperature Dependence of Ge Surface Segregation During SiーMBE" J.Appl.Phys.69. (1991)