Si,Ge化合物の酸化還元反応を利用する結晶質半導体薄膜の低温堆積

利用硅、锗化合物的氧化还原反应低温沉积晶体半导体薄膜

基本信息

批准号：
11120213
负责人：
半那純一
金额：
$ 1.28万
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 (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11120213/
关键词：
多結晶SiGe 反応性熱CVD ジシランフッカゲルマニウム低温成長

项目摘要

Si_2H_6,GeF4を原料ガスを用いる熱CVDプロセスによる結晶質SiGe薄膜の作製について、本プロセスで膜の均一性を図る上で最も重要な因子となる基板温度の管理を容易にするため、従来の0.5Torr付近での膜堆積に変えて、数Torr以上の比較的高い圧力領域における膜堆積について検討を加えた。ここでは、Si組成が90%以上で、結晶性に優れた多結晶膜SiGe膜の堆積目指した。低圧下で高Si組成を与える条件、ジシラン(Si_2H_6)/フッカゲルマニウム(GeF_4)=2/0.1sccm、希釈ガス(He)=500scm、基板温度=450℃では、圧力の上昇とともにGe組成の急激な上昇が見られ、20TorrではGe組成が90%を超える膜が堆積することがわかった。Si組成を向上させるため、Si_2H_6/GeF_4流量及びその流量比、反応圧力、Heガス流量(希釈率)などについて検討した結果、基本的にガスの滞留時間を短くすることでSi組成が向上でき、同時に、結晶性も改善されることが明らかとなった。原料ガスの希釈率を適宜選択することで、現状、20Torrまでの圧力領域において、Si組成>90%以上の膜が得られることを確認した。この結果をもとに、反応圧力5Torrのもとで、膜堆積を繰り返した結果、堆積速度、膜組成、結晶性とも同様な膜が得られ、低圧下で問題となった再現性が、大きく改善できることがわかった。得られた膜の伝導率は10^<-5>〜10^<-6>(cm)^<-1>で、Hall効果による測定では、キャリア濃度10^<14>cm^<-3>で弱いP型を示し、移動度の値は高いもので7.5cm2/Vsであった。堆積温度が400℃を超えるため、Si、あるは、Geに由来するの欠陥密度は10^<17>〜10^<18>cm^<-3>と高く、デバイス作製には何らかの方法で欠陥を終端する必要があることがわかった。

关于使用SI_2H_6和GEF4使用原材料气体制备Crystalline Sige薄膜，以促进底物温度的管理，这是在此过程中实现膜均匀性的最重要因素，我们已经研究了薄膜在相对较高的torr或更高压力区域中的相对高压区域中，而不是常规胶卷左右的较高的高压区域。在这里，我们旨在将带有90％或更多和优异结晶度的SI组成的多晶胶片膜沉积。在低压下提供高Si组成的条件下，Diaselane（SI_2H_6）/Huccagermanium（GEF_4）= 2/0.1 SCCM，稀释气（He）= 500 SCCM，底物温度= 450°C，在压力上增加了GE组成的突然增加，并在20次torr中均摄入，并以20次torr摄影。为了改善SI组成，我们研究了SI_2H_6/GEF_4流速，其流量，反应压力和HE气流（稀释率）和其他因素，发现通过基本缩短气体的停留时间，SI组成的停留时间可以改善，并且同时可以改善晶体度。通过适当选择原材料气体的稀释率，可以证实，在当前压力范围内，可以获得SI组成> 90％或更高的膜。基于这些结果，在5 Torr的反应压力下进行重复的膜沉积，从而导致具有相同沉积速率，膜组成和结晶度的膜，并发现在低压下已成为问题的可重复性可以得到很大改善。所得膜的电导率为10^<-5> -10^<-6>（cm）^<-1>，当使用霍尔效应测量时，它在10^<14> cm^<-3>的载体浓度下显示出弱的P型，并且迁移率值高，为7.5cm2/vs。由于沉积温度超过400°C，因此Si或GE的缺陷密度很高，如10^<17>至10^<18> cm^<-3>，并且已经发现必须以某种方式终止缺陷以制造设备。