界面の作製とその精密制御

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03216102
• 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) ; 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) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286) ; 小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 教授 (40111653)
• Keywords: 金属ー半導体界面 / 界面精密制御 / コンタクト抵抗率 / 界面固相反応 / 界面電気伝導 / ミリサイド / 超高濃度ド-ピング / 表面偏析

Research Abstract

本研究の目的は、次世代半導体デバイスに必要不可欠な金属/半導体系及び金属/中間相/半導体系に対し、界面における固相反応機構、界面電気伝導機構の解明を行ない、同界面を精密制御し得る信頼性の高い界面作製技術を開発することである。本年度の研究により、以下の成果が得られた。
(I)Si系にたいしては、(1)IVa及びVa族の高融点金属/Si界面に対して系統的な研究を行なった結果、Hf/n^+Siでは約5x10^<ー8>Ωーcm^2の低コンタクト抵抗率が達成でき、Hf/p^+Siにおいても約2x10^<ー7>Ωーcm^2と他の金属に比較して低いコンタクト抵抗率を実現できることが明らかになった。この結果は、昨年度報告したZr/Siの結果と比較的類似している。一方、Va族のVでは、n^+及びp^+Siに対して、ショットキ-特性の良い界面が形成でき、その原因がシリサイド化反応機構の差にあることを明かにした。(2)プラズマCVD法による超高濃度ド-ピング技術を開発し、キャリア濃度3x10^<21>cm^<ー3>という極めて高い値を実現した。(3)マイクロ波励起高密度高イオン化プラズマを用いた高品質Alスパッタ技術を開発し、配向性の極めて高い膜の形成、サブミクロン領域のトレンチの埋め込み等を実現した。(4)界面の急峻性に与える表面偏析の効果を調べ、Si/Ge系においてGeの偏析を抑制できることを見い出した。
(II)化合物半導体系に対しては、(5)GaAs基板へのZn/Sn二重拡散プロセスの検討を行ない、ヘテロバイポ-ラトランジスタ型光変調及びスイッチ用デバイス作製プロセスの確立をおこなった。
(III)理論的解明としては、(7)極微構造を有する金属や半導体では、界面のランダムネスによりコンダクタンスが決定される。転送行列法を用いて、このような系のコンダクタンスを定式化し、金属超格子のコンダクタンスや磁気抵抗効果の解明に適応した。

Research Products

• [Publications] T.Yamauchi: "Solid-phase reactions and crystallographic structures in Zr/Si systems" J.Appl.Phys.69. 7050-7056 (1991)
• [Publications] T.Yamauchi: "Formation of interfacial layers and electrical conduction mechanisms dominating contact resistivities in refractory metal-Si systems" Appl.Surf.Sci.(1992)
• [Publications] Y.Jia,A.Yamada,M.Konagai K.takahashi: "Effect of deuterium on low-temperature Si epitaxy by photochemical vapor deposition" Jpn.J.Appl.Phys.30. 893-896 (1991)
• [Publications] T.Usagawa: "Extremely low non-alloyed specific contact resistance Ρ c(10^<-8>Ωcm^2) to metalorganic molecular beam epitaxial grown super heavily C-doped (10^<21>cm^<-3>) P^<++>GaAs" J.Appl.Phys.69. 8227-8232 (1991)
• [Publications] Msahiro Nagano: "Photoluminescence in Sb Doped ZnS" Jpn.J.Appl.Phys.30. 1915-1918 (191)
• [Publications] Hiroyuki Araki: "Photoluminescence in ZnSe:Te Prepared by Solution Growth" Jpn.J.Appl.Phys.30. 1919-1923 (1991)
• [Publications] S.Fukatsu: "Self-limitatiaon in the surface segregation of Ge atoms during Si molecular beam epitaxial growth" Appl.Phys.Lett.59. 2103-2105 (1991)
• [Publications] K.Fujita: "Involvement of the topmost Ge Layer in the Ge surface seregation during Si/Ge heterostructure formation" Appl.Phys.Lett.59. 2240-2241 (1991)
• [Publications] D.K.Gautam: "Low-Concentration Cadmium Diffusion into GaAs" Jpn.J.Appl.Phys.30. 1176-1180 (1991)
• [Publications] D.K.Gautam: "Open Tube Double Diffusion for the Fabrication of Bipolar Transistor Waveguide Optical Switch" Proceedings of 2nd Int.Meeting on Advanced Processing and Characterization Technologies. 142-145 (1991)
• [Publications] S.Takehiro: "Sputtering of Aluminum Film Using Microwave Plasma with High Magnetic Field" Extended Abstracts of 1991 International Conference of SSDM. 129-131 (1991)
• [Publications] S.Takehiro: "Sputtering of Aluminum Film Using Microwave Plasma with High Magnetic Field" Jpn.J.Appl.Phys.30. 3657-3661 (1992)
• [Publications] A.Oguri: "Quantum Spin LIquid State with a Hole" Phys.Rev.43. 186-192 (1991)
• [Publications] J.Inoue: "Transport Properties in Magnetic Superlattices" J.Phys.Soc.Jpn.61. (1992)