1996 Fiscal Year Annual Research Report
単結晶Al_2O_3膜上への超平坦・高品質Si薄膜成長法の研究
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08455144
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
石田 誠 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (30126924)
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| Keywords | SOI構造 / Siエピタキシャル成長 / 絶縁基板 / 分子線エピタキシャル法 / バッファ層 / 基板表面制御 / 2次元成長 / 多層薄膜 |
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| Research Abstract |
我々は新機能デバイスをめざして、絶縁薄膜として単結晶Al_2O_3薄膜を用い、Si基板上へのエピタキシャル法で多層SOI構造(Si/Al_2O_3/Si/Al_2O_3/Si)を形成させ、高温度用のピエゾ形圧力センサを開発し、実用化してきた。しかしながら、さらに高度な機能デバイスをめざすために、高品質なSOI結晶が望まれている。最近、Si基板上の単結晶Al_2O_3成長において、固体Al源を用いて、高品質で平坦なAl_2O_3薄膜成長に成功した。しかしAl_2O_3上のSiは、島状に3次元成長するために表面の凹凸を避けることができず、Si薄膜(〜0.1μm)を必要とする薄膜MOSトランジスタや量子効果デバイスへの応用には困難であった。これらのデバイスへの応用を実現させるためには、Al_2O_3上のSi成長を3次元成長から2次元成長に変換できるか否かが重要な課題として永年残っていた。
SiとAl_2O_3界面において、数原子層のAlのバッファ層を導入する基板表面制御法を用いて、これまでにない超平坦なSi膜が得られた。(Appl.Phys Lett.,68(1996)3001-3003.に発表)。Alバッファ層の導入によりSi表面の平坦性は、Siウエハのようになり、素晴らしい改善が見られた。このようにAlバッファ層を用いることでついに3次元成長から画期的に2次元成長に変えることがでた。その結果、超平坦なSi表面を得ることができ、これまでの問題点を解決できる見通しを得た。これにより単結晶Al_2O_3薄膜とSiとの超薄膜多層構造デバイスの可能性がでてきた。また、表面原子構造を同軸型イオン散乱分光装置で解析し、そのメカニズムの解明を現在行っている。
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[Publications] Y.C.Jung,: "High Quality Epitaxial Si Films onto γ-Al2O3(lll)Substrates using Al Predeposition Layer" Appl.Phys Lett.68. 3001-3003 (1996)
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[Publications] S.Yanagiya: "A novel fabrication method of Si mesoscopic structures on Al2O3 by selective epitaxial growth using electron beam irradiation" Physica B. 227. 326-329 (1996)
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[Publications] K.Kimura: "Fabrication of Si/Al2O3/Si Silicon on Insulator structures Grown by Ultrahigh-Vacuum CVD Method" Jpn.J.Appl.Phys.Part1,2B. 1001-1004 (1996)
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[Publications] H.Wado: "Epitaial Growth of SiGe on Al2O3 using Si2H6 gas and Ge solid source epitaxy" J.Crstal Growth. 169. 457-462 (1996)
