シリコン融液/石英ガラス接触系における非平衡高温熱化学反応機構の解明に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450010
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 干川 圭吾 信州大学, 教育学部, 教授 (10231573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡野 泰則 静岡大学, 工学部, 助教授 (90204007) ; 大石 修治 信州大学, 工学部, 教授 (50021027)
• Keywords: シリコン融液 / 石英るつぼ / 高温熱化学反応 / 物質移動 / ドロップ法 / 計算解析 / 高濃度ゲルマニウム添加 / その場観察

Research Abstract

1.高濃度ゲルマニウム添加シリコン融液と石英るつぼの反応解析
耐スリップ・高強度LSI用途シリコン基板(ロバストSi基板)として注目される、高濃度ゲルマニウム(Ge)添加Si結晶の結晶成長時の高濃度添加Si融液と石英るつぼの反応を、ドロップ法を用いて解析した。その結果、高温になるにつれて反応によるドロップ試料の重量減少が大きくなり、特に融液中のGe濃度の増加に伴い重量減少が激しくなる傾向が見られた。また、実験後の試料中のGe濃度は実験前の半分程度に減少していることがわかり、Geが何らかの形で激しく蒸発していることが示唆された。Geのみを石英およびカーボンるつぼに入れて長時間高温保持した結果、石英るつぼ試料の重量減少が著しかったことから、高温ではSi融液中のGe原子が石英ガラスから溶け出した酸素とSi原子よりも優先的に結合し、ドロップ表面から蒸発していると結論した。
2.シリコン融液/石英るつぼ間の反応のその場観察
Si融液/石英るつぼ接触系における表面張力およびぬれ性等について、その場観察できる装置を考案・試作し、予備実験を行った。この装置を用いての本格的な実験は来年度に行う予定である。
3.熱・物質移動と高温熱化学反応現象の数値解析
Si融液/石英るつぼ、Si融液/雰囲気ガス界面での反応機構の解明や、実験での直接観察、測定が困難な反応速度定数などの諸パラメータを実験と照合しながら算出する計算コードを開発し、予備計算を行った。

Research Products

• [Publications] Xinming Huang: "Measurement of temperature gradient in Czochralski silicon crystal growth"Journal of Crystal Growth. 229. 6-10 (2001)
• [Publications] Ichiro Yonenaga: "Dynamic characteristics of dislocations in highly boron-doped silicon"Journal of Applied Physics. 5788-5790 (2001)
• [Publications] Keigo Hoshidawa: "Dislocation-free CZ-Si Crystal Growth without Necking Process"Proceeding of the Forum on the Science and Technology of Silicon Materials 2001. 333-338 (2001)