1991 Fiscal Year Annual Research Report
原子ステップ制御エピタキシ-法によるSiC純正結晶製作とパワ-デバイスへの応用
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02555059
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松波 弘之 京都大学, 工学部, 教授 (50026035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木本 恒暢 京都大学, 工学部, 助手 (80225078)
吉本 昌広 京都大学, 工学部, 助手 (20210776)
冬木 隆 京都大学, 工学部, 助教授 (10165459)
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| Keywords | シリコンカ-バイド / パワ-デバイス / 絶縁破壊電界 / 低温成長 / ポリタイプ制御 / ステップフロ-成長 |
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| Research Abstract |
本研究では、基板表面のステップ密度を制御し、ステップフロ-成長を誘起促進させる原子ステップ制御エピタキシ-法による6H-SiCの単結晶成長とデバイスへの応用に関する研究を行った。本年度に得られた主な成果は下記の通りである。
1.原子ステップ制御エピタキシ-法によるSiCの低温成長と成長機構の解析
(1)6H-SiC{0001}5°オフ基板上の成長を行ったところ、成長温度1200〜1500℃では6H-SiC単結晶、1100℃では3C-SiC双晶が得られた。また、54.7°の大きいオファングルを有する(0114)基板を用いることにより、1100℃の低温でも6H-SiCの単結晶成長を実現した。
(2)成長速度のSi/C比依存性、原料ガス流量依存性を調べたところ、SiCの成長はSi種の供給律速であることが分かった。また、成長速度に面極性依存性は見られなかった。
(3)1200〜1500℃の範囲における成長速度の活性化エネルギ-は3.0kcal/moleとなった。この値は、stagnantlayer中の反応種の拡散が結晶成長を律速するというモデルに基づいて計算した理論値と一致する。つまり、オフ基板上では、二次元核発生が不要となるため、成長は表面反応律速ではなく、原料の供給(拡散)律速となる。
2.成長層の評価とデバイスへの応用
(1)アンド-プ成長層の評価(Hall測定、エッチピット密度の測定)を行ったところ、Si面よりもC面成長層の方が結晶性に優れることが判明した。この依存性は低温成長層ほど顕著である。
(2)Schottky障壁ダイオ-ドを試作し、絶縁破壊電界のドナ-密度依存性を求めた。本方法によるSiC成長層は、従来の報告値を凌賀する優れた絶縁破壊電界を示した。
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[Publications] Hiroyuki Matsunami: "Breakthrough in Semiconducting SiC towards Solid State Devices" 1991 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 138-140 (1991)
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[Publications] Takashi Fuyuki: "Atomic Level Control in Crystal Growth Utilizing Reconstruction of the Surface Superstructure" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.221. 207-211 (1991)
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[Publications] Woo Sik Yoo: "Polytype-Controlled Single Crystal Growth of Silicon Carbide Using 3C→6H Solid-State Phase Transformation" J.Appl.Phys.70. 7124-7131 (1991)
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[Publications] Tsunenobu Kimoto: "Photoluminescence of Ti Doped 6H-SiC Grown by Vapor Phase Epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.30. L289-L291 (1991)
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[Publications] Hiroyuki Matsunami: "Recent Progress in Epitaxial Growth of SiC" 4th Int.Conf.on Amorphous and Crystalline Silicon Carbide and Other IV-IV Materials. (1992)
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[Publications] Tsunenobu Kimoto: "Low Temperature Homoepitaxial Growth of 6H-SiC by VPE Method" 4th Int.Conf.on Amorphous and Crystalline Silicon Carbide and Other IV-IV Materials. (1992)
