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本研究においては、半導体材料の中で、最も完全性の高い結晶が得られるシリコンと他の材料とのヘテロ界面で発生する微小欠陥について、フーリエ変換ラマン及び赤外分光器を用いて検討することが、主要な目的である。そこで、ヘテロ界面を形成する前のシリコン基板中の微小欠陥の振舞いについて、昨年度にひき続いて検討した。その結果、以下のような点が、明らかになった。用いたシリコンは、引上げ法で成長させたものである。
1.500°Cの熱処理後、更に650°Cで熱処理をすると、0.85eVの発光が観測され、その原因は、その後の1100°C以上の熱処理で臨界半径を超えるような酸素析出核と、相関がある。
2.650°Cの熱処理に対し、その前に500°Cで熱処理を行うと、幅広いサイズの酸素析出核が形成される。
3.500°C+650°Cの熱処理で形成される酸素析出核は、サイズの大きいものは再固溶しにくいが、サイズの小さい酸素析出核は1250°C+650°Cの熱処理で形成される酸素析出核の方が、再固溶しにくい。
4.フーリエ変換ラマン分光器を用いたフォトルミネセンス法において、酸素析出物からの発光強度を、バンド端発光強度で規格化したものは、酸素析出量に比例する。また、その強度は、同量の固溶酸素が析出した場合、形成温度が低いほど大きい。
次に、シリコン基板上にシリコン窒化膜を堆積させ、ヘテロ界面を形成し、同様の評価を行ったところ、シリコン結晶には圧縮性の応力が発生し、Pライン欠陥と考えられる微小欠陥の形成が抑制されることが、明らかになった。このことは、プロセス中発生する応力により、欠陥の発生が抑制されることもあることを、意味している。
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