チャネルエピタキシー法によるSi基板上への3C-SiCの結晶成長

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450012
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 西野 茂弘 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (30089122)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 康明 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (30243116)
• Keywords: チャネルエピタキシー / 選択成長 / ヘテロエピタキシャル成長 / SiC on Si / 立方晶 SiC / シリコンカーバイド / 横方向成長 / EL0

Research Abstract

円形、六角形、短冊形などの微細パターン付のSi基板上に形成し、その上にヘキサメチルジシラン(HMDS)を原料としてCVD法に単結晶SiCを成長た。HMDS流量:1 sccm、水素流量:3slm, HC流量:110〜20sccm、成長温度1200℃の条件でほぼ基板の上に選択成長できた。成長初期の温度プロファイルが重要で、初期にはプロパンを3sccm程度を流して、炭化バッファー層を形成し、平坦な核成長を生じさせた後に、成膜することが重要であることが判明した。1350℃の高温では酸化膜が剥離するために、長時間成長には適さない。しかし、短時間での成長では露出部からはSiの結晶性を引き継いだSiCが成長し、酸化膜の膜厚まで成長すると酸化膜上を横方向に成長している様子が観察できた。隣から伸びてくるSiC膜と合体して、SiC膜が全体に単結晶成長するためにはまだ成長条件の絞り込みが必要である。酸化膜の膜厚は1000Å、2000Å、5000Å、7000Åの4種類を使用したが、2000Åが最適であった。またラインとスペースは5ミクロン以下が望ましいことが分かった。マスクとしてはSiO2を使用しているがSi3N4など各種材料をも今後検討する。開口部と酸化マスク上のSiCの結晶性をSEM観察した結果、酸化膜の上にはSiCは成長しておらず、わずかながら横方向成長していることが確認された。成長したSiC結晶は3C-SiCで単結晶であることがRHEEDパターンから確認された。(100)基板の上ではファセットは見られなかたが、(111)基板上ではピラミッド状の成長がみられた。今後は(110)方向への微細なラインパターンを形成し、チャネルエピタキシーの技術を完成し、簡単なデバイスを作製する。

Research Products

• [Publications] S.Nishino, C.Jacob, Y.Okui, S.Ohshima, Y.Masuda: "Lateral Over Growth of 3C-SiC on Patterned Si(111) Substrates"J.Crystal Growth. (in press). (2002)
• [Publications] Y.Okui, C.Jacob, S.Ohshima, S.Nishino: "Selective Epitaxial Growth of Pyramida1 3C-SiC on Patterned Si Substrate"Material Science Forum. (in press). (2002)