2016 Fiscal Year Annual Research Report
Perfect separation between different orientation regions in hybrid orientation structure grown by orientation selective epitaxy
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26390067
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| Research Institution | Iwaki Meisei University |
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Principal Investigator |
井上 知泰 いわき明星大学, 科学技術学部, 教授 (60193596)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 結晶成長 / 超薄膜 / 表面・界面物性 / 方位選択エピタキシ / 電子ビーム照射 / 複合面方位構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコン基板上の二酸化セリウム(CeO2)薄膜のエピタキシャル成長において、基板表面電位分布制御により成長する結晶面方位が自由に選択可能となる方位選択エピタキシの応用研究を進めた。電子ビームを照射して局所的に表面電位を変化させる方法を採用し、Si(100)基板上にCeO2(100)と(110)領域の複合面方位構造の形成に成功した。しかしこの2つの面方位領域間に両方位成分を含んだ遷移領域が存在することが分り、デバイスプロセスへの応用上の問題として顕在化した。この遷移領域幅の縮小を図るためのパラメータ解析の結果、その幅がSi基板の比抵抗の対数に比例して縮小することが分った。つまり、極めて低い比抵抗の基板を使えば電子ビーム径程度まで縮小が可能であることを実証したが、応用面からは制約が大きい。遷移領域幅を決める因子は電子ビーム照射による高電位領域と低電位の非照射領域との間の空間幅の大きさであることが判明した。
絶縁基板上Si層(SOI)にリソグラフィにより溝を設けてSi島を形成し、それらの間を絶縁して複合面方位領域間を完全分離する手法の実用性を検討した。種々の厚さと比抵抗のSOI基板を用いて実験を重ねた結果、複合面方位領域間の完全分離達成にはSOI基板の比抵抗は影響しないこと、SOI層が0.1μm以下の薄さでは完全分離が難かしいことが分った。
CeO2層のエピタキシャル成長は、初めに極薄の金属Ce層を堆積後、昇温してエピタキシャルCeSi2層を形成し、反応性スパッタでCeO2層を成長させる2段階成長法を用いるが、この第1段階での導電層が溝での電気的絶縁性に悪影響を及ぼすことが分った。そこでSEMによる溝の断面構造の解析結果から、溝の形成にそれまでのウェットエッチングに代えてドライエッチングを採用して垂直断面の溝を実現することにより完全分離を再現性良く実現できることを実証した。
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