2001 Fiscal Year Annual Research Report
有機ケイ素を用いたSiCエピタキシャル成長の表面化学
| Project/Area Number |
12650025
|
|---|
| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
|---|
Principal Investigator |
末光 真希 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (00134057)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中澤 日出樹 東北大学, 電気通信研究所, 中核的研究機関研究員
|
|---|
| Keywords | 炭化ケイ素 / SiC / ガスソースMBE / ヘテロエピタキシー / モノメチルシラン / 有機ケイ素 / 表面化学 / 「その場」表面評価 |
|---|
| Research Abstract |
SiCは次世代パワーデバイス用として最有望視されている材料である。本研究はSiC低温エピタキシー用原料ガスとして高い可能性を有する有機ケイ素化合物に関し、種々の有機ケイ素ガスによるSiC成長素過程を微視的に明らかにし、その知見に基づいて低温・高品質のSiCエピタキシ技術を構築することを目的とする.本年度はSi基板上のSiホモエピタキシ及びSiCヘテロエピタキシ実験を行い、以下のような成果を上げた。
1.Si成長素過程の解明と成長モデリング Si水素化物を用いたSiエピタキシの成長素過程を解明した。とくにSiエピタキシー表面の水素被覆率を成長温度・成長圧力の関数として初めて実験的に求め、従来の成長モデルではこれらの温度・圧力依存性を説明できないことを明らかにした。そして原料吸着過程の温度変化を考慮した新しい成長モデルを提案し、成長速度と水素被覆率、両者に対する温度・圧力依存性を高精度かつ統一的に記述することに成功した。
2.有機シランバッファ法を用いたSiC/Si低温成長技術の開発 Si基板上SiCエピタキシーに必要な界面バッファ層を形成するために昨年度開発した有機シランバッファ法を用い、従来、除去することが困難だった界面ボイド欠陥のない高品質SiC単結晶薄膜を、900℃という低温で形成することに成功した。
3.SiC/Siヘテロエピタキシにおける単ドメイン化技術の開発 無極性Si基板上に有極性SiC単結晶薄膜を形成する場合、ドメイン境界と呼ばれる欠陥の発生が問題となる。本研究では通電加熱法を用いてSi基板表面を予め単ドメイン化しておくことで、その後に形成されるSiC薄膜を単ドメイン化できることを初めて見出した。従来の単ドメイン化技術が5μm以上の膜厚を必要としていたのに対し、本技術は50-100nmという極薄膜でこれを達成できる。
|
-
[Publications] Y.Tsukidate: "Growth kinetics and doping mechanism in phosphorus-doped Si gas-source molecular beam epitaxy"Appl.Surf.Sci.. 175-176. 43-48 (2001)
-
[Publications] T.Murata: "Role of adsorption kinetics in the low-temperature Si growth by gas-source molecular beam epitaxy : In situ observations and detailed modeling of the growth"Appl.Phys.Lett.. 79. 746-748 (2001)
-
[Publications] H.Nakazawa: "Low-temperature formation of an interfacial buffer layer using monomethylsilane for 3C-SiC/Si(100) heteroepitaxy"Appl.Phys.Lett. 79. 755-757 (2001)
-
[Publications] Y.Tsukidate: "Infrared study of SiH_4-adsorbed Si(100) surfaces : observation and mode assignment of new peaks"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 5206-5210 (2001)
-
[Publications] H.Nakazawa: "Formation of extremely thin, quasi-single-domain 3C-SiC film on resistively heated on-axis Si(001) substrate using organo-silane buffer layer"Series of Material Science Forum,April,2002 Trans Tech Publications Ltd.(Switzerland). (To be published). (2001)
