炭化ケイ素結晶のシリコン上直接エピタキシャル成長過程の原子レベルモニター

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650028
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 安井 寛治 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70126481)
• Keywords: 立方晶炭化ケイ素 / 水素ラジカル / 原子レベルモニター / エピタキシャル成長

Research Abstract

本研究は、シリコン基板上に高融点半導体である立方晶炭化珪素(3C-SiC)の結晶成長やエピタキシャル成長を低温で実現するため、成長過程を原子レベルでモニターすることを目的としている。原料には、有機ケイ素化合物を用いている。そしてチャンバー内で発生させた水素ラジカルの反応性を結晶成長の低温化に利用すると共にその働きをモニターしようとするものである。初年度である平成11年度は、原料ガスとしてジメチルシランと共に、低温エピタキシャル成長の可能性が見込めるモノメチルシランを用いてシリコン基板上に炭化珪素膜を直接成長させ、水素ラジカルの供給によるエピタキシャル成長の低温化を試みた。同時に、ジメチルシランのシリコン表面への吸着過程ならびに水素ラジカルの基板表面での原子やラジカルの引き抜き過程のモニターを行っている。
モノメチルシランを用いたエピタキシャル成長実験の結果、熱CVD法では950℃までしかエピタキシャル成長を確認できなかったのに対し、トライオードプラズマCVD法を用いて高密度水素ラジカルを供給した成長法では、900℃までエピタキシャル成長が可能であり、その律速過程の活性化エネルギーが大きく減少することを見出した。更に、科研費補助金で購入した差動排気型反射高速電子線回折装置(RHEED)を超高真空対応走査型トンネル顕微鏡システムの結晶成長チャンバーに装着し、清浄シリコン表面形成の後、ジメチルシランの吸着による表面再配列構造の観察を行うと共に、ホットフィラメントにより発生させた水素ラジカルの基板表面での水素原子や過剰メチル基の引き抜き過程のモニターを行っており、その研究成果を平成12年度の実績として報告する予定である。

Research Products

• [Publications] 前田智彦: "トライオードプラズマCVD法によるモノメチルシランを用いたSiCエピタキオシャル成長"第47回応用物理学関係連合講演会予稿. 31pZL-7/II (2000)
• [Publications] Kanji YASUI: "Epitaxial Growth of SiC Films by Triode Plasma CVD Using Monomethylsilane"Proceedings of the 17th Symposium on Plasma Processing. 335-338 (2000)
• [Publications] 安井寛治: "有機ケイ素化合物を用いた減圧CVD法によるAlN上SiCのエピタキシャル成長"電子情報通信学会技術研究報告[電子部品・材料]. 99・361. 89-94 (1999)