光・プラズマ2重励起による半導体SiCの低温エピタキシャル成長

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550016
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 西野 茂弘 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (30089122)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松村 信男 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (60107357) ; 実家 淳司 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (90026154)
• Keywords: プラズマCVD / 光CVD / 減圧CVD / 立方晶SiC / 3C-SiC / ヘテロエピタキシ- / 結晶成長 / 低温成長

Research Abstract

1)ECR型プラズマCVD法による単結晶SiCの成長
各種ラジカルの寿命が長いとされるECR型のプラズマCVD装置を製作した。流量制御には微小流量用マスフロ-コントロ-ラを採用し、全流量10cc/minで0.1Torrが得られる。反応ガスとしてジシラン、アセチレンを使用した。Si基板(III)上に1000℃で単結晶が成長した。プラズマの効果は、成長前の基板のエッチングに有効であり、またCVDプロセスにも有効であることが判明した。
2)成長速度の基板温度依存性
基板温度700〜1000℃の範囲で成長速度を調べた。減圧CVD、プラズマCVDともに800℃を境に2つの活性化エネルギ-をもつ。800℃以上では両者とも13.1Rcal/molの活性化エネルギ-をもつが,800℃以下では、プラズマCVDの成長速度は基板温度依存性を示さず、活性化エネルギ-は極端に小さい。減圧CVDではこの領域で大きな活性化エネルギ-をもつことから、プラズマCVDでのプラズマの役割が明確になった。
3)成長速度の反応ガス流量依存性と反応モデル
成長速度はアセチレン流量に対しては変化しないが、ジシラン流量に対しては、その2乗に比例して変化した。このことから成長にはジシランの2分子反応が関与していることが判明した。この結果から、Si基板表面には多量のCが存在し、まず基板に吸着する。Cの吸着層の上には連続してCは成長せずに、ジシランの到着を待っている。反応種の質量分析の結果と合せて考察することにより、この機構はSiとCの2種類の2分子反応の基板への吸着、脱離を基本とするRedeal型反応機構で説明できる。次年度は光励起とのハイブリッド構成で成長を行い、反応機構を明確にする。