ダイヤモンドエピタクシにおける in-situ SiCバッファ効果の研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750368
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 作田 健 大阪大学, 基礎工学部, 講師 (70221273)
• Keywords: ダイヤモンド / 炭化珪素 / 電界処理 / マイクロ波プラズマ化学気相成長

Research Abstract

ダイヤモンド成膜の前工程として電界処理法がしばしば使用される。本研究はこの電界処理法のSiCに及ぼす影響を明らかにした。通常電界処理法は、炭化処理と負バイアス処理の二つの処理が成立している。これらは、成膜時に比べて炭素ソースを高濃度に維持したプラズマに基板をさらす処理である。二つの処理の違いは、炭化処理ではバイアスを印加しないのに対し、負バイアス処理では基板をその名の通り負にバイアスすることである。この電界処理は核形成密度の向上、高配向化に効果がある。今回、この二つの処理の効果がそれぞれ、どのように作用するかを明らかにすることができた。
負バイアス処理と同等の水素プラズマにさらされると、SiCは比較的速い速度でエッチングされることがわかった(約1μ m/hr)。単純に考えると、真空アニール処理によって形成される非常に薄いSiC層はこの処理中にエッチングされ消失する。実際は、この超薄膜SiC層が(エッチングされることなく)効果を示しており、何らかによって保護されているはずである。この保護層は炭化処理によって形成されていることが判明した。炭化処理を行ったSiC膜はその表面にアモルファス層が堆積していた。この場合、負バイアス処理を施しても、アモルファス層・SiC膜共にその処理前後で、まったく変化が見られなかった。従来、炭化処理後あるいは負バイアス処理後に表面がアモルファス化した場合、ダイヤモンドの高核発生・高配向性膜は形成できないと考えていたが、まったくの誤解であった。炭化処理によって、後の工程における表面ダメ-ジを防ぐ保護アモルファス層を形成し、その後の負バイアス処理によってアモルファス-SiC界面にダイヤモンド核を形成し、この核をもとに本成長処理で、高配向したダイヤモンドが成長する。というモデルが見えてきた。実際に、アモルファス層が本成長中にどうなるかが今後の課題である。