| 研究概要 |
本研究の目的は、励起状態にある反応性分子種(ラジカル)を結晶成長の前駆体として用いることにより、結晶成長温度の大幅な低下を図ることであった。励起状態のラジカル(中性分子種)をDCグロー放電あるいは、電子サイクロトロン共鳴(ECR)励起プラズマによって発生させ、超高真空に保たれた結晶成長室内の基板上ヘビーム状にして噴射し、エピタキシャル成長を行った。具体的には、SiH_4+Arガスの放電分解によって生成したラジカルを差動排気系を通して超高真空に保たれた成長室内のSi基板上にビーム状に噴射してエピタキシャル成長を行った。結晶成長に先立つ基板表面の低温での清浄化には、ラジカルビーム・エッチング法を採用した。本研究により以下の研究成果を得た。
(1)SiH_4+ArガスのDCグロー放電分解によって生成したラジカルビームを用いることにより、基板温度550℃でSiのエピタキシャル成長が可能となった。
(2)H_2+ArガスのDCグロー放電分解によって生成したHラジカルを成長面へ同時照射することにより基板温度520℃でSiエピタキシャル成長できることが分かった。
(3)高励起状態のプラズマを生成する電子サイクロトロン共鳴(ECR)放電を用いることによりさらに低温(基板温度400℃)でSiのエピタキシャル成長を確認した。
(4)エピタキシャル成長前のSi基板表面清浄化に、SiHxラジカルビームを用いることにより、基板温度650℃において、従来のフラッシュ加熱法(≧800℃,〜10分間)と同様な清浄表面が得られることが分かった。このことにより、プロセス全体を通じて650℃以下の低温化が達成された。
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