2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of AlN conversion layer formation mechanism by nitrogen plasma and single crystal growth by reactive sputtering
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18K04962
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
小澤 哲夫 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (90247578)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | AlN / 窒化物半導体 / 単結晶成長 / 反応性スパッタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
AlN結晶成長において、チャンバー内圧力を減少させていくことで, AlN(0002)の配向が強くなり, 表面のステップの輪郭がはっきりする傾向があることが分かった.さらに、8 Pa以下の低圧力の条件での窒素流量比の依存性を調べることを目的とした. 窒素流量比60 vol%以上の過剰な窒素プラズマ下ではAlN(0002)面の配向性が顕著に現れ, エピタキシャル成長モードに移行することが示唆された. 特にチャンバー内圧力2 Pa, 窒素流量比70 vol%の条件では, AlN(0002)面のピークが鋭くなり,(10-10), (10-11), (10-20)のピークが完全に消え単結晶化することが分かった.
スパッタ時間, 窒素流量比の変化とAlN膜厚及びAl2O3上へのAlN成膜モデルの構築を目的とした. Al2O3基板上へのAlNの結晶成長は, 0～30 minの格子不整合緩和過程と30 min以降のステップ拡張過程の2つの過程で成り立っているモデルが考案された. また, その成長速度は0.966 µm/hであることが分かった.
AlN転換層上へのAlN結晶成長と窒素流量比の依存性およびAlN転換層上へのAlN成膜モデルの構築を目的とした. AlN転換層上にrf反応性スパッタリングによりAlNを成膜する場合, 2 Paの低圧力において窒素流量比が減少し, Al供給量が増えたときにAlN(0002)面への配向性に伴うエピタキシャル成長モードに近づくことが分かった. また, AlN転換層上へのAlNの堆積のモデルは, Al2O3基板上へのAlN堆積モデルとは異なり, AlN転換層基板(0002)により格子不整合がないため, 格子不整合緩和過程を持たない堆積モデルが考案された.
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