研究課題
本基盤研究では、申請者らが培ってきたCVDにおけるラングミュア型吸着・反応制御技術を駆使して、Si, Ge, C等の異種(ヘテロ)元素を一層ずつ任意に積層するヘテロ積層技術を開発し、これを駆使した新しいIV族半導体原子層積層ヘテロ人工結晶を創成し、その新規物性を明らかにすることを目的とする。本年度はその第3年目の最終年度であり、新しいIV族半導体人工結晶の創成を目指して、前年度までに研究を進めたIV族半導体を中心とする元素の原子層ヘテロ積層により製作したヘテロ積層膜の高品質化のために、結晶欠陥制御、応力緩和制御、臨界膜厚制御の研究を進めた。具体的には、C原子の導入を行うことにより、Si(100)基板上に歪Si_<1-x>Ge_xエピタキシャル薄膜の歪量を緩和させることができ、臨界膜厚を増大させることができることを見いだした。そして、Si-Si、Si-Ge、Ge-Ge結合の歪状態はC原子導入にほとんど影響されないことから、C原子近傍の近距離においてのみ結合歪緩和が生じているものと結論付けた。また、そのヘテロ積層膜により構成される人工結晶を適用したダイオード製作プロセスの構築とともに、積層構造・膜界面構造の安定性や拡散・凝集といった観点から研究を行った。具体的には、ナノオーダ歪Si_<1-x>Ge_x/p型Si(100)上のP原子層表面上へのSiエピタキシャル成長時において、SiH_4ガスの代わりに反応性の高いSi_2H_6ガスを用いることにより効果的にP原子の表面偏析現象を抑制され、Si/ナノオーダ歪Si_<1-x>Ge_xヘテロ界面近傍に10^<21>cm^<-3>をはるかに超える超高濃度Pドーピングが実現されていることを見いだした。以上のように、新規物性発現に必要となる高品質IV族半導体原子層ヘテロ積層膜の実現に関して重要な成果を得た。
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Thin Solid Films (in press)(掲載予定)
Proceeding of Int.Symp.ULSI Process Integration IV (Spring Meeting of the Electrochem.Soc., Canada, May, 15-20, 2005) PV2005-06
ページ: 53-66
