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インライン対応シリコン低温選択エビ技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18656046
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 生産工学・加工学
研究機関大阪大学

研究代表者

安武 潔  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80166503)

研究分担者 大参 宏昌  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00335382)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2007年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワードシリコン / 大気圧プラズマ / CVD / エピタキシャル / 選択成長 / 低温成長 / 高速成長 / インライン・エピ技術
研究概要

本研究は、新奇なプラズマである大気圧プラズマを用いたCVD法により、完全性の高い単結晶Si薄膜を、600℃以下の低温、かつ高速で選択エピ成長させるインライン・エピ技術の開発を行うことを目的とした。
Si基板上での成長特性を調べた結果、成長温度T_s=470〜570℃で無欠陥のSiエピ成長に成功した。エピ層の少数キャリア発生寿命は、単結晶Siよりも優れており、高性能半導体デバイス作製に応用できることが明らかになった。単結晶およびアモルファスSiの大気圧水素プラズマによるエッチング速度を測定した結果、低温ほどエッチング速度が上昇すること、エッチング速度はアモルファス>(001)>(111)の順に大きく、水素プラズマエッチング条件の調整によって選択的にアモルファスSiのみをエッチングすることが可能であることが分かった。
熱酸化膜に開ロパターンを作製したSiウェーハを基板とし、T_sおよび反応ガス組成(H_2/SiH_4比)をパラメータとして、Si選択エピ成長実験を行った。その結果、H_2/SiH_4=30では、エッチング効果が不足であること、H_2/SiH_4=100の場合、T_s=270℃では、エッチング効果が高すぎることが分かった。T_s=370℃において、選択率100%で選択エピ成長すること、成長したSiは単結晶であるが、膜表面は(111)ファセット構造を示すことが分かった。断面透過電子顕微鏡観察結果より、ファセット構造を示す試料には、高密度に水素誘起欠陥が発生していることが分かった。無欠陥成長には、水素欠陥が導入されない程度の温度が必要であり、H_2/SiH_4=100、T_s=470℃の条件で良好な選択エピ成長が可能となった。この場合の成長速度は約8nm/minであり、従来の熱CVD法によるSi選択エピ成長(T_s=750℃で約7nm/min)と比べて、大幅な低温化が達成された。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] In situ B-doped Si epitaxial growth at low temperatures by atmospheric-pressureplasma CVD2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kirihata, T. Nomura, H. Ohmi, H. Kakiuchia and K. Yasutakea
    • 雑誌名

      Surf. Interface Anal. 40(in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles Analysis of Low-temperature Growth of Epitaxial Silicon Films by Atomospheric Pressure Plasma CVD-Surface Local Temperature-2008

    • 著者名/発表者名
      K. Inagaki, S. Kakeya, K. Hirose and K. Yasutake
    • 雑誌名

      Surf. Interface Anal. 40(in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence Study of Defect-Free Epitaxial Silicon Films Grown at Low Temperatures by Atmospheric Pressure Plasma Chemical Vapor Deposition2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yasutake, N. Tawara, H. Ohmi, Y. Terai, H. Kakiuchi, H. Watanabe and Y.Fujiwara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 46

      ページ: 2510-2515

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大気圧プラズマCVD法によるSiの低温・高速エピタキシャル成長2007

    • 著者名/発表者名
      安武潔, 大参宏昌, 垣内弘章
    • 雑誌名

      応用物理 75

      ページ: 1031-1036

    • NAID

      10019855405

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence Study of Defect-Free Epitaxial Silicon Films Grown at Low Temperatures by Atmospheric Pressure Plasma Chemical Vapor Deposition2007

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, N.Tawara, H.Ohmi, Y.Terai, H.Kakiuchi, H.Watanabe, Y.Fujiwara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 46・4B(in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of Epitaxial Si Films Grown by Atmospheric Pressure Plasma Chemical Vapor Deposition Using Cylindrical Rotary Electrode2006

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Ohmi, H.Kakiuchi, T.Wakamiya, H.Watanabe
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45・4B

      ページ: 3592-3597

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Low-Temperature Growth of Epitaxial Si Films by Atmospheric Pressure Plasma Chemical Vapor Deposition Using Porous Carbon Electrode2006

    • 著者名/発表者名
      H.Ohmi, H.Kakiuchi, N.Tawara, T.Wakamiya, T.Shimura, H.Watanabe, K.Yasutake
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45・10B

      ページ: 8424-8429

    • NAID

      10018340085

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Atmospheric-Pressure Plasma Processes for Fabrication of Si and SiO_2 Thin Films at Low-Temperatures (Invited)2007

    • 著者名/発表者名
      安武潔, 垣内弘章, 大参宏昌
    • 学会等名
      第18回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      日本大学(駿河台)
    • 年月日
      2007-12-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] First-principles Analysis of Low-temperature Growth of Epitaxial Silicon Films by Atomospheric Pressure Plasma CVD-Surface Local Temperature-2007

    • 著者名/発表者名
      K. Inagaki, S. Kakeya, K. Hirose and K. Yasutake
    • 学会等名
      Int. 21st Century COE Symp. on Atomistic Fabrication Technology 2007
    • 発表場所
      大阪大学(吹田)
    • 年月日
      2007-10-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] In situ B doped Si Epitaxial Growth at Low Temperatures by Atmospheric Pressure Plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Kirihata, T. Nomura, H. Ohmi, H. Kakiuchi and K. Yasutake
    • 学会等名
      Int. 21st Century COE Symp. on Atomistic Fabrication Technology 2007
    • 発表場所
      大阪大学(吹田)
    • 年月日
      2007-10-15
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマCVD法で低温成長したエピタキシャルSi薄膜の電気特性評価2007

    • 著者名/発表者名
      桐畑豊, 野村徹, 大参宏昌, 垣内弘章, 安武潔
    • 学会等名
      2007年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      旭川市ときわ市民ホール
    • 年月日
      2007-09-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマCVDによる高品質エピタキシャルSiの低温成長2007

    • 著者名/発表者名
      桐畑豊, 野村徹, 大参宏昌, 垣内弘章, 安武潔
    • 学会等名
      精密工学会2007年度関西地方定期学術講演会
    • 発表場所
      大阪産業大学(大東市)
    • 年月日
      2007-08-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマCVDにおけるシリコンエピタクシャル成長低温化の第一原理シミュレーションによる解明-表面へのガス原子の作用-2007

    • 著者名/発表者名
      稲垣耕司, 掛谷悟史広瀬喜久治, 安武潔
    • 学会等名
      精密工学会2007年度関西地方定期学術講演会
    • 発表場所
      大阪産業大学(大東市)
    • 年月日
      2007-08-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] High-quality epitaxial Si growth at low temperatures by atmospheric pressure plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yasutake, H. Ohmi, Y. Kirihata, H. Kakiuchi
    • 学会等名
      5th Int. Conf. on Silicon Epitaxy and Heterostructures, 2007
    • 発表場所
      マルセイユ
    • 年月日
      2007-05-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of epitaxial Si films grown at low-temperatures by atmospheric pressure plasma CVD2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Kirihata, N. Tawara, H. Ohmi, H. Kakiuchi, H. Watanabe, K. Yasutake
    • 学会等名
      5th Int. Conf. on Silicon Epitaxy and Heterostructures, 2007
    • 発表場所
      マルセイユ
    • 年月日
      2007-05-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] "High-Rate and Low-Temperature Film Growth Technology Using Stable Glow Plasma at Atmospheric Pressure"in Trends in Thin Solid Films Research (ed. A.R. Jost)2007

    • 著者名/発表者名
      H. Kakiuchi, H. Ohmi, K. Yasutake
    • 出版者
      Nova Science, New York
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 大気圧プラズマの生成制御と応用技術(2章 第7節 大気圧プラズマCVDによる無機物膜堆積)(監修 小駒益弘)2006

    • 著者名/発表者名
      安武 潔, 垣内弘章, 大参宏昌
    • 総ページ数
      17
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-ms.prec.eng.osaka-u.ac.jp/toptop.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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