質量輸送過程におけるシリコン表面融液局所エピタキシャル結晶成長の精密制御

传质过程中硅表面熔体局部外延晶体生长的精确控制

• 批准号: 21K04912
• 负责人: 西村 高志
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Suzuka National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04912/
• 关键词: 表面融液; 液相エピタキシャル結晶成長; その場観察; 強磁場印加; 高電界印加

本年度は研究計画で示したようにシリコン（Si）表面融液成長への電磁界印加の効果を研究した．この研究のため，2Tの磁束印加機構の開発，30 kV強電界印加機構の開発を行い概ね完了することができた．実験では，Si(111)面ウェーハを長辺が<-1 -1 2>方向とする短冊状（14×4×0.38 mm）に切り出し，その中央より<-1 -1 -2>方向に1 mmの位置にSiの細路（幅1 mm, 長さ1 mm）をマイクログラインダーで形成した．そのSi基板の左右端の上面にモリブデン（Mo）箔を機械的に接触させて通電電極とした．また，ウェーハより1 mm奥に表面磁束1.3 Tのネオジウム磁石を設置し，Si表面に平行に磁場を印加した．この状態の試料を超高真空下に設置し，２電極を介してSi基板に通電し、細路を局所加熱した．通電電流の向きは磁場に垂直である．電流値を2 A/sで増加させ表面を溶解し，13 Aに到達した直後に2 Aまで下げて表面融解Siを凝固させた．通電により細路が優先的に溶融し，高さ350 umの突起結晶が成長した．この突起結晶の成長方向は，通電電流（I）と磁場（B）に対してI×Bの向きであった．一方，電流の向きを反転させると突起は基板裏面に成長した．この結果は通電表面溶融Siが磁場印加によるローレンツ力を受けていることを示す．突起先端の曲率半径は磁場印加すると0.5 um，磁場印加無しで12 umであり，磁場印加により突起結晶が先鋭化された．表面エネルギーの変化量とローレンツ力による仕事量が一致することから表面融液はローレンツ力により移動したことを示した．

This year 's <s:1> research project で shows the research on the <s:1> effect of the electromagnetic field Inca <s:1> on the growth of molten liquid on the surface of the たようにシリコ たようにシリコ (Si) で and the を research on the <s:1> effect of electromagnetic field Inca た た. こ の research の た め, 2 t の magnetic beam Inca institutions の 発, 30 kV high-voltage electrical industry Inca institutions の open 発 を line い almost finished ね す る こ と が で き た. Be 験 で は, Si (111) plane ウ ェ ー ハ を long 辺 が < 2-1-1 > direction と す る short book shape (14 x 4 x 0.38 mm) cut に り し, そ の central よ り < - 1-1-2 > 1 mm の に direction に Si fine の way (picture 1 mm, long さ 1 mm) を マ イ ク ロ グ ラ イ ン ダ ー で form し た. The にモリブデ <s:1> (Mo) foil on the left and right ends of the そ <s:1> Si substrate <e:1> を mechanically に contacts the させて electrified electrode と た た. ま た, ウ ェ ー ハ よ り 1 mm magnetic beam 1.3 T Mr に surface の ネ オ ジ ウ ム magnet set し を, Si surface parallel に に magnetic field を Inca し た. The <s:1> <s:1> state <e:1> test sample is set at に under ultra-high vacuum, with the two electrodes を and the てSi substrate に powered on and the fine path を heated by <s:1>. The current passing through <s:1> is perpendicular to the に に magnetic field である. On current numerical を 2 A/s で raised plus さ せ dissolution し を, 13 A に reach し た straight after に 2 A ま で under げ て surface melting Si を solidification さ せ た. Electrified によ fine path が preferred に melting <s:1>, high さ350 um <s:1> protruding crystals が growth た た. The growth direction of the <s:1> <s:1> protruding crystal <e:1> is と. The current passing through (I) と and the magnetic field (B) に are in the direction of <s:1> てI×B <e:1> and であった であった. On one side, the current <s:1> grows に た into the <s:1> を anti-転 させると protrusion substrate. The <s:1> <s:1> result is that the current on the surface melts the Siが magnetic field, the Inca によるロ によるロ レ レ, the <s:1> force を is shown by the けて る る とを とを とを とを す す す. Protuberant apex の は magnetic field curvature radius of Inca す る と 0.5 um, magnetic Inca no し で 12 um で あ り, magnetic Inca に よ り protuberant crystallization が first sharpen さ れ た. Surface エ ネ ル ギ ー の - momentum と ロ ー レ ン ツ force に よ る shi matter が consistent す る こ と か ら surface melting liquid は ロ ー レ ン ツ force に よ り mobile し た こ と を shown し た.

项目成果

通電加熱表面融解相から成長させた突起状シリコンの強磁場印加による先鋭化

通过施加强磁场锐化表面熔融相生长的硅突起

• 发表时间: 2022
• 作者: 西村高志;富取正彦
• 通讯作者: 富取正彦

Effect of a magnetic field on fabrication of Si protrusions by local surface melting of a narrow current path on a Si wafer via resistive heating

磁场对通过电阻加热硅晶片上窄电流路径的局部表面熔化制造硅突起的影响

• DOI: 10.35848/1347-4065/acbff7
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Nishimura Takashi;Tomitori Masahiko
• 通讯作者: Tomitori Masahiko