表面状態制御によるSiGe混晶表面へのSiの単原子層吸着

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750026
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 菅原 聡 東京工業大学, 工学部, 助手 (40282842)
• Keywords: Si / Ge / Heteropitaxy / Atomic-layer-epitaxy / STM / Surface structure / Precursor chemistry

Research Abstract

本研究は原子層エピタキシー法(ALE)を用いて歪み制御Si/Ge原子層超格子をSiGe混晶上に作製し、その新物性発現を探索することを最終的な目的としている。本年度はSi/Ge原子層超格子を作製するとき必須となるALEによるSi表面へのGeのヘテロ成長(ヘテロALE)について研究を行った。
GeのALEは(CH_3)_2GeH_2と原子状水素の交互供給によって実現できている。これはホモ成長(ホモ ALE)の場合であるので、表面の化学的性質の大きく異なるSi表面へのヘテロ成長にはこのままでは適応できない。しかし、1原子層のGeをSi表面に形成しておけば、上述のALEの手法によってヘテロALEは実現できると考えた。1原子層のGeをSi表面に形成する方法については、Si清浄表面上でGeCl_4と原子状水素の交互供給法を行えば1原子層のGeがSi表面上に自己制限的に成長できる。本年度はこの表面に(CH_3)_2GeH_2と原子状水素の交互供給を行いGeのホモALEを試み、その成長過程を調べた。
まず、XPSによる評価から単原子層のGeが吸着したSi表面では下層Siの影響によってバルクGe表面とは水素の熱脱離速度などの化学的性質が変化して、ALEの発現条件がバルクGe表面とは大きく異なることがわかった。しかし、ALEの成長パラメータを調節することによって、Geが単原子層吸着したSi表面でもGeのヘテロALEが実現できることが確かめられた。また、STMによる表面超講造の評価およびCAICISSによる入射イオンの角度依存性から、このヘテロALEによるGeの成長層は臨界膜厚まで1サイクル当たり1原子層づつ層状に理想的な成長することがわかった。
したがって、本研究課題の成果を用いれば、原子スケールで膜厚が制御され、かつ急峻な界面構造を有するSi/Ge原子層超格子が形成できると結論した。

Research Products

• [Publications] M.Matsuyama et al.: "Hetero Atomic-Layey Epitary of Ge on Si(100)"Jan.J.Appl.Phys.. (2000)
• [Publications] S.Sugahara et al.: "Oxidation mechanism of fluorocarbon in corporated Silica for interlayer dielectric materials"Materials Science in Semiconductor Processing. (2000)
• [Publications] K.Usami et al.: "Preparation and Properties of silica films with higher-alkyl groups"J.Non-Crystal.Solids.. 260. 199-207 (1999)
• [Publications] S.Sugahara et al.: "Chemical Vapor deposition of CF_3-incorprated silica for interlayer dielectric apprication"Pro.Eletrochemical Society. (2000)