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，我们将研究多晶膜的初始工艺，作为使用利用硅烷氟氧化的硅薄膜生长技术在非晶衬底上实现高质量多晶硅膜的低温生长的基础，我们进行了研究。结构分析法。此外，还研究了SiO_2-Si体系中选择性生长的可能性。为了研究晶体生长的初始过程，我们在几种晶体膜生长条件下制备了不同膜厚的样品，并通过拉曼、红外光谱、X射线衍射、RHEED、SEM和TEM分析了它们的结构。并阐明了随着影片的发展，影片结构的变化。结果，当使用该技术生长Si膜时，即使在最初观察到晶体生长的条件下，在生长的早期阶段，非晶相也在非晶衬底上生长，并且随着膜的进展，Si网络的结构考虑了一种模型，其中促进结晶过程，导致晶核的产生和随后晶粒的生长。此外，晶体的生长强烈依赖于生长初期晶核的生成，晶体的晶粒尺寸由生长初期的成核密度决定，而晶核的密度对生长条件敏感；例如，发现氟流量和生长温度的增加显着提高了生长温度。在使用该生长技术的多晶Si膜的生长中，在提高膜的结晶速度和增大晶粒尺寸之间存在权衡关系，该结果表明难以同时提高结晶度和增大。晶粒尺寸。另一方面，在SiO_2-Si系统中的选择性生长的研究中，使用用SiO_2图案化的(100)Si基板在外延生长条件下进行膜生长进行了研究，发现可以在以下条件下实现选择性生长。。