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Fe-Si合金溶媒を用いたn型、p型SiC単結晶の革新的高速溶液成長法の物理化学

Research Project

Project/Area Number 11J10842
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Metal making engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo
Research Fellow 川西 咲子  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsシリコンカーバイド / 溶液成長 / リアルタイム観察
Research Abstract

(1)可視光透過観察によるSiCの溶解界面のIn-situ観察
咋年度までの研究にて、SiCのワイドギャップ性に由来する広い可視光透過性に着目し、SiC結晶背面から成長界面をln-situ観察することを考案した。白色光源を用いた明視野観察により、界面モフォロジー観察およびポリタイプの識別(バンドギャップの差により色調が相違)に成功し、さらに、SiCウエハ上下面での単色レーザー光の反射時の光路差を利用した干渉観察を導入し、5nmの分解能での界面の高さ計測法を確立した。1000℃以上での異相界面の観察は世界初であり、少なくとも1500℃まで観察可能であることを確認している。
本法を利用し、メルトバック(溶液成長前のSiCウエハ表層の溶解除去プロセス)時の界面挙動を調査するため、溶融合金へのSiCの溶解挙動を調査した。明視野観察により、SiCウエハに内在する貫通らせん転位を起点とした六角形状のピット形成を伴う溶解挙動の観察に成功した。さらに干渉観察にてピットの3次元の形状の変化を明らかにし、溶解カイネティクスを解明した。メルトバック時に深いピット形成を生じる可能性はこれまで想定されてこず、その影響を指摘するとともに、溶解界面の制御指針を提示した。
(2)SiCの溶液成長界面のIn-situ観察
SiCの溶液成長界面の観察を行い、スパイラル成長、ステップフロー成長、アイランド型の各種成長モードを捉えることに成功した。さらに、ステップフロー成長の進行によりスパイラル中心が覆われることで、スパイラルが活動を停止する様子を捉え、成長条件により優先的な成長モードが存在することを明らかにした。さらに、明視野観察と干渉観察の同時観察装置を新規に作製し、高さ方向の分解能2nmにて、成長界面の動的挙動を3次元的に捉えることに成功した。本観察法を利用して成長時の界面形状と過飽和度との関係を調査し、成長カイネティクスを解明した。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report

Research Products

(19 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 可視光透過法によるSic結晶・溶融合金界面のIn-situ観察2014

    • Author(s)
      吉川健, 川西咲子
    • Journal Title

      金属

      Volume: 84

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Real-time observation of the interface between SiC and a liquid alloy, and its application to the dissolution behavior of SiC at 1573 K2013

    • Author(s)
      Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa, Kazuki Morita, Kazuhiko Kusunoki, azuhito Kamei, Hiroshi Suzuki and Hidemitsu Sakamoto
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 114

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solution growth behavior of SiC by a temperature difference method using Fe-Si solvent2013

    • Author(s)
      Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa, Kazuki Morita, Nobuhiro Okada, Kazuhiko Kusunoki and Kazuhito Kamei
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 381 Pages: 121-126

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Real-time observation of high temperature interface between SiC substrate and solution during dissolution of SiC2013

    • Author(s)
      Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa and Kazuki Morita
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 740-742 Pages: 35-38

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.35

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of solution growth of SiC by temperature difference method using Fe-Si solvent2013

    • Author(s)
      Takeshi Yosnikawa, Sakiko Kawanishi and Kazuki Morita
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 740-742 Pages: 31-34

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.31

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] SiC溶液成長界面の明視野像・干渉像のリアルタイム同時観察2014

    • Author(s)
      川西咲子、吉川健、森田一樹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第61回応用物理学会春季講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学(神奈川県相模原市)
    • Year and Date
      2014-03-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] SiCのメルトバック・溶液成長界面のリアルタイム観察2013

    • Author(s)
      川西咲子、吉川健、森田一樹
    • Organizer
      SiCおよび関連半導体研究第22回講演会
    • Place of Presentation
      埼玉会館(埼玉県さいたま市)
    • Year and Date
      2013-12-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Interference observation of the interface between SiC and liquid alloy and its application to dissolution process of SiC2013

    • Author(s)
      Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa and Kazuki Morita
    • Organizer
      The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2013
    • Place of Presentation
      Phoenix Seagaia Resort, Miyazaki
    • Year and Date
      2013-09-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 可視光透過法によるSiC溶液成長界面の高温下リアルタイム観察2013

    • Author(s)
      川西咲子、吉川健、森田一樹、亀井一人、楠一彦、坂元秀光、鈴木寛
    • Organizer
      日本応用物理学会第74回応用物理学会秋季学術講演会(講演奨励賞 受賞記念講演)
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2013-09-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Marangoni effect on solution growth of SiC by temperature difference method using Fe-Si solvent2013

    • Author(s)
      Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa and Kazuki Morita
    • Organizer
      日本鉄鋼協会、第166回秋季講演大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2013-09-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 温度差法によるSiCの低温溶液成長と成長界面リアルタイム観察2013

    • Author(s)
      吉川健、川西咲子
    • Organizer
      ナノ構造・エピタキシャル成長分科会2013年春季講演会 SiC結晶成長講演会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2013-06-20
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 干渉縞を利用したSiC-溶融合金開界面の高温リアルタイム観察2013

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第165回春季講演大会
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 干渉縞を利用した溶融合金へのSiC溶解時の高温界面リアルタイム観察2013

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      2013年春季第60回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-03-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 強制対流下でのFe-Si溶媒を用いたSiCの溶液成長挙動の調査2012

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第21回講演会
    • Place of Presentation
      大阪市中央公会堂(大阪府)
    • Year and Date
      2012-11-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶融合金へのSiC溶解時の高温界面リアルタイム観察2012

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県)
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Real-time Observation of Hlgh Temperature Interface between SiC Substrate and Solution during dissolution of SiC2012

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      The 9th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials
    • Place of Presentation
      St. Petersburg(Russia)
    • Year and Date
      2012-09-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of solution growth of SiC by temperature difference method using Fe-Si solvent2012

    • Author(s)
      吉川健
    • Organizer
      The 9th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials
    • Place of Presentation
      St. Petersburg(Russia)
    • Year and Date
      2012-09-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] SiC溶液成長時の成長界面リアルタイム観察に向けたアプローチ-SiC結晶背面を通した高温界面観察-2012

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然対流抑制下Fe-Si溶媒を用いた温度差法によるSic溶液成長挙動の調査2011

    • Author(s)
      川西咲子
    • Organizer
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第20回講演会
    • Place of Presentation
      愛知県産業労働センター(ウインクあいち)(愛知県)
    • Year and Date
      2011-12-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-11   Modified: 2016-04-21  

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