人工IV族半導体極微細構造デバイス製作のための原子精度要素プロセス

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11232203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 安田 幸夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60126951)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 朗 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (20314031) ; 財満 鎭明 名古屋大学, 先端技術共同研究センター, 教授 (70158947) ; 畑 朋延 金沢大学, 工学部, 教授 (50019767) ; 池田 浩也 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (00262882)
• Keywords: シリコンゲルマニウム / 固相エピタキシャル成長 / 水素サーファクタント成長 / イオンビームスパッタ法 / 低温エピタキシャル成長 / シリサイド / ボロン / ハイドープ

Research Abstract

人工IV族半導体極微細構造デバイス作製に必要不可欠な原子精度要素プロセスの開発にあたり、本年度は、薄膜および電極形成の技術開発に関して以下の研究成果が得られた。
1.分子線成長装置を用い、固相エピタキシャル成長および原子状水素を利用したサーファクタント成長によって、Si基板上にSiGe混晶およびGe薄膜を成長した。各方法で得られた膜構造をX線回折および透過電子顕微鏡観察によって評価した。その結果、いずれの成長方法によってもSiGeおよびGe膜の格子歪は98%以上緩和されていること、高密度の転位構造が界面領域に局在して形成されていること等が明らかになった。
2.人工IV半導体の形成技術としてイオンビームスパッタ法を用い、SiおよびSiGeの作製法の基礎検討を行った。まずSi膜の低温成長を行ったところMBEと同程度かあるいはそれ以上の臨界膜厚までエピタキシャル成長すること、このエピタキシャル成長は横方向にも起こっていること等を見いだした。これより、スパッタ粒子のもつ運動エネルギーの作用により、表面原子の組み換えが生じていると考えられ、IV半導体作製においてもエネルギー付与プロセスの有用性を示す結果であるといえる。
3.急速加熱化学気相成長法により成長した高濃度BドープSi_<1-x>Ge_x膜(x=0.2〜0.5)上にTi層を形成・熱処理し、Ti(SiGe)_2電極形成時における固相反応機構を調べた。その結果、Si基板上のTiSi_2層に比べC49相からC54相への相転移温度が下がること、Ti(SiGe)_2/Si界面にBが偏析して急峻な界面が形成されることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] I. Suzumura: "Nucleation gnd growth of Ge on Si(III) in solid phase epitaxy"Thin solid films. (印刷中). (1999)
• [Publications] M. Okada: "Epitaxial growth of heavily B-doped SiGe films and interfacial reaction of Ti/B-doped SiGe bilayer structure using rapid thermal processing"Thin solid films. (印刷中). (1999)
• [Publications] K. Sasaki: "Epitaxial growth of SiGe films prepared by ion sputtering process"Proc. of 5th Inter. Symp. on Sputtering & Plasma Process. 99-100 (1999)
• [Publications] K. Sasaki: "Silicon Selective epitaxial growth on partially oxidized substrates by ECR plasma CVD"Proc. of 5th Inter. Symp. on Sputtering & Plasma Process. 99-100 (1999)
• [Publications] K. Sasaki: "Heteroepitaxial growth of SiGe films and heavily B doping by ion beam sputtering"Inter. Joint Conf. on Silicon Epitaxy and Heterostructure. PII6 (1999)
• [Publications] H. Miyazaki: "Preperation of SiGe epitaxial films and heavily Boron doping by ion beam sputtering"Proc. of 2nd Magnet-Electronics Inter. Symp.. 117-120 (1999)