| 研究課題/領域番号 |
14550696
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
成島 尚之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20198394)
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| 研究分担者 |
井口 泰孝 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005413)
大内 千秋 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00312603)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2002年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
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| キーワード | 炭化ケイ素 / ネガティブクリスタル / 高温酸化 / 表面自由エネルギー / オゾンガス / 異方性 / 表面プロセス変形 / 速度論 / プロセス変形 |
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| 研究概要 |
炭化ケイ素(SiC)の物理的および化学的特性の結晶方位異方性を明らかにすることを目的に以下の研究を行った。
1.炭化ケイ素のオゾンガス酸化
CVD法により合成された炭化ケイ素および単結晶炭化ケイ素ウエハを試料として、オゾンガス-酸素混合ガス中(最大オゾンガス分圧:0.07atm)、573〜1273Kの温度範囲で試料表面に形成されるシリカ皮膜厚さをエリプソメータで測定することにより酸化速度を評価した。オゾン含有雰囲気においても、これまで純酸素中や酸素-水蒸気混合ガス中で報告されているように、全実験温度範囲で(0001)Si面よりも(0001^^-)C面で酸化速度の大きいことが確認された。また、単結晶炭化ケイ素試料を用いた検討から酸化速度は以下の順に大きいことが明らかとなった。
(0001^^-)>(12^^-10)>(101^^-0)>(0001)
この順番は各結晶面におけるC原子密度と良く対応しており、酸化プロセスに炭化ケイ素中のC原子が重要な役割を果たすことが示唆された。オゾン含有雰囲気においてはSi面における酸化速度が、純酸素中や酸素-水蒸気混合ガス中と比較して相対的に上昇していた。オゾンガスは酸化皮膜中の炭素濃度を減少させることを考え併せれば、炭化ケイ素Si面を用いた半導体プロセスにおけるオゾンガスの有用性が確認されたこととなる。
2.炭化ケイ素表面プロセス変形
2473Kにおいてon-axis材およびoff-axis材の熱処理に伴うネガティブクリスタル形状変化観察を行った。{0001}面が安定であること、および{121^^-0}面が不安定であることを明らかにした。また表面化学ポテンシャルの違いを駆動力としたモデル計算からの計算結果より、on-axis材に関しては表面着脱が律速段階であること、off-axis材については表面拡散が律速段階に関与することが示唆された。
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