超活性ガスを用いたIV族半導体の原子層成長に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452171
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 松村 正清 東京工業大学, 工学部, 教授 (30110729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今井 茂 東京工業大学, 工学部, 助手 (40223309) ; 内田 恭敬 西東京科学大学, 理工学部, 助教授 (80134823)
• Keywords: シリコン / ゲルマニウム / 原子層成長 / 原子状水素 / ヘテロ成長

Research Abstract

白熱したタングステンフィラメントによって水素分子を乖離させて、原子状水素をえた。この原子状水素とジクロロシラン(SiH2C12)の交互供給によって基板温度約600℃にて1原子層/サイクルの理想的な成膜速度のSiホモALEを実現した。この手法をGe基板に応用して、数サイクルの成膜後、XPSやAESにて表面付近の組成を調べて、急峻界面を持つヘテロALEが実現できたことを確かめた。しかし、最表面は、表面エネルギーの低いGeの単原子層で覆われていることも示した。
原料をGeH2(C2H5)2に変えれば、GeのホモALEも可能であることを確かめた。しかし、理想的な1原子層/サイクルは実現できなかった。これは、成長温度が300℃程度と低いために、表面被覆水素の熱脱離が不十分であることに原因する。そこで、原料を熱的安定性に勝るGeH2(CH3)2に変えて、1原子層/サイクルのGeのホモALEに成功した。Si基板を用いてヘテロALEを試みたが、表面に大量のカーボンが検出されることにより、ヘテロALEのGe第一層形成には、特別の工夫が必要であることも判った。

Research Products

• [Publications] 今井茂 他: "Atomic Layer Epitaxy of Germanium using Atomic Hydrogen" Abstracts of Electronic Material Conf.52 (1993)
• [Publications] 今井茂 他: "Atomic Layer Epitaxy of Silicon" Materials and Manufacturing Processes. (印刷中). (1994)
• [Publications] 今井茂 他: "Atomic Layer Epitaxy of Silicon by Gas Confinement Method" Proc.IUMRS-ICAM-93. (印刷中). (1994)
• [Publications] 今井茂 他: "Atomic Layer Epitaxy of Si Using Atomic H" Thin Solid Films. 225. 168-172 (1993)
• [Publications] 菅原聡 他: "Electronic Structures of S-Based Manmade Crystals" Japan Journal of Applied Physics. 32. 384-388 (1993)