インチサイズダイヤモンド単結晶ウェハ上の結晶成長メカニズムの解明

阐明英寸尺寸金刚石单晶晶片的晶体生长机制

基本信息

批准号：
21H01832
负责人：
山田英明
金额：
$ 11.4万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の主眼の一つであるドーピングの制御において、基板温度は基本的且つ支配的な成膜パラメータの一つである。実際、基板温度に対するドーピング濃度依存性は、熱フィラメントＣＶＤに限らず多数報告されている。一方で、プラズマＣＶＤにおいては、紫外から赤外まで幅広い波長領域でプラズマからの発光があるため、光学的な測定手法では基板温度を測定することが容易ではない。一方で、熱フィラメントＣＶＤにおいても、フィラメントからの発光強度が支配的なため、近接して設置している基板からの発光のみを捉えることが難しく、非接触での測定が容易ではない。そこで、本年度は、熱電対を用いた基板温度測定準備を実施した。基板を模擬したＭｏ製のダミー基板とそれを支持する治具を作製し、設置による熱抵抗の変化を軽減できる状態にして、熱電対をこのダミー基板に挿入し、温度を測定した。治具とその下にある水冷ホルダーの間の熱抵抗を変化したところ、熱抵抗として挿入したＳｉ基板の枚数に応じて線形状に温度が上昇した。フィラメント温度上昇に対しても同様に正の相関を確認した。原料ガス圧力を上昇させると基板温度は低下した。気相の熱伝導による冷却効果が増したためと思われる。一方で、基板とフィラメント間の距離を１５ｍｍから１０ｍｍ程度増やしても、数１０度程度（立上げ毎の温度の変動範囲程度以下）の温度変化しかなかった。これは、基板温度を決める要因として輻射が支配的であることを示唆している。

在控制掺杂（这是本研究的主要焦点之一）中，衬底温度是基本且占主导地位的成膜参数之一。事实上，掺杂浓度对衬底温度的依赖性已在许多情况下得到报道，而不仅仅是在热丝 CVD 中。另一方面，在等离子体CVD中，等离子体发射从紫外线到红外线的宽波长范围的光，因此使用光学测量方法测量基板温度并不容易。另一方面，在热灯丝CVD中，由于从灯丝发出的光的强度占主导地位，因此难以仅捕获从紧密安装的基板发出的光，并且非接触测量并不容易。因此，今年我们准备使用热电偶测量基板温度。准备模拟该基板的Mo制的虚拟基板以及支撑该虚拟基板的夹具，将热电偶插入该虚拟基板中，在能够减少因设置而引起的热阻变化的状态下测定温度。当夹具与其下方的水冷支架之间的热阻发生变化时，温度根据作为热阻插入的硅基板的数量而线性上升。类似地，确认了与灯丝温度的增加呈正相关。当源气体压力增加时，基板温度降低。这被认为是由于气相中的热传导增强了冷却效果。另一方面，即使基板和灯丝之间的距离从15mm增加到约10mm，也仅存在约几十度的温度变化（低于每次启动时的温度波动范围）。这表明辐射是决定基底温度的主导因素。