自発的気相酸化反応を利用する半導体薄膜材料の作製

利用自发气相氧化反应制备半导体薄膜材料

基本信息

批准号：
04205042
负责人：
半那純一
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04205042/
关键词：
多結晶シリコン低温成長フッ素選択成長 TEM シラン核発生結晶成長

项目摘要

今年度は、シランのフッ素酸化を利用するSi薄膜の成長技術を利用して非晶質基板上への高品質多結晶Si膜の低温成長を実現する基礎として、多結晶膜の初期過程について膜の構造解析の手法を用いて検討を加えた。さらにSiO_2-Si系における選択成長の可能性についてもあわせて検討した。結晶成長の初期過程の検討では、結晶膜の成長する幾つかの条件のもとで膜厚の異なる試料を作製し、その構造をラマン、赤外分光法、X線回折、RHEED、SEMおよびTEM観察により調べ、膜の成長に伴う膜構造の変化を明らかにした。その結果、本技術によりSi膜の成長では、元来結晶成長が見られる条件においても非晶質基板上には成長初期に非晶質相が成長し、膜の成長が進むにつれてSiネットワークの構造化が促進され、核の発生、その後の結晶粒の成長へと移行するというモデルが考えられた。さらに、結晶成長は成長初期における核の発生に強く依存し、結晶の粒径サイズは成長初期の核発生密度によって決定されること、また、核の発生密度は成長条件に敏感で、例えば、フッ素流量の増加、成長温度の上昇によって著しく増大することが明かとなった。これらは、本成長技術による多結晶Si膜の成長においては、膜の結晶化率の向上と結晶粒径サイズの拡大とはtrade-offの関係にあるため、成長条件の選択のみによって同時に膜の結晶性の向上と結晶粒径サイズの拡大の両立を図ることは困難であることを示唆する結果と解釈される。一方、SiO_2-Si系での選択成長の検討では、エピタキシャル成長の条件において、SiO_2でパターニングした(100)Si基板を用いて膜成長を検討したところ、シラン/フッ素流量比が小さい、結晶成長が促進される条件において選択成長が実現できることが分った。

今年，我们使用膜结构分析方法研究了多晶膜的初步过程，作为实现高质量多晶Si膜在非晶子基材上使用SI薄膜生长技术在非晶态底物上的低温生长的基础，该技术使用使用硅烷的氟氧化。此外，还检查了SIO_2-SI系统中选择性增长的可能性。在晶体生长的最初过程中，在晶体膜生长的几个条件下制备了具有不同膜厚度的样品，并通过拉曼，红外光谱，X射线衍射，Rheed，SEM和TEM观测来检查膜的结构，以阐明薄膜结构的变化。结果，该技术提出了一个模型，即使在观察到晶体生长的条件下，在生长开始时，无定形相在无定形底物上生长，并且随着膜的增长，促进了SI网络，从而形成核和后续晶粒生长。此外，揭示了晶体生长在生长开始时的核产生很大程度上取决于核的产生，并且晶体的晶粒大小取决于生长开始时的核产生密度，并且核产生密度对生长条件敏感，例如生长条件显着增加，例如，氟流量和温度的增加。这些结果表明，在使用这种增长技术的多晶Si膜的生长中，膜的结晶速率的提高和晶粒尺寸的扩展是权衡的，因此被解释为结果，表明很难同时改善膜的结晶度，并通过简单地选择生长条件来增加晶粒尺寸。另一方面，在研究SIO_2-SI系统中选择性增长的研究中，使用A（100）Si底物在外观增长的条件下使用A（100）SI SI基板进行了模式，发现在硅烷/氟流量小比是小且晶体晶体的促进的条件下可以实现选择性增长。