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インライン対応シリコン低温選択エビ技術の開発

在线兼容硅低温选虾技术开发

基本信息

批准号：
18656046
负责人：
安武潔
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、新奇なプラズマである大気圧プラズマを用いたCVD法により、完全性の高い単結晶Si薄膜を、600℃以下の低温、かつ高速で選択エピ成長させるインライン・エピ技術の開発を行うことを目的とした。Si基板上での成長特性を調べた結果、成長温度T_s=470〜570℃で無欠陥のSiエピ成長に成功した。エピ層の少数キャリア発生寿命は、単結晶Siよりも優れており、高性能半導体デバイス作製に応用できることが明らかになった。単結晶およびアモルファスSiの大気圧水素プラズマによるエッチング速度を測定した結果、低温ほどエッチング速度が上昇すること、エッチング速度はアモルファス>(001)>(111)の順に大きく、水素プラズマエッチング条件の調整によって選択的にアモルファスSiのみをエッチングすることが可能であることが分かった。熱酸化膜に開ロパターンを作製したSiウェーハを基板とし、T_sおよび反応ガス組成(H_2/SiH_4比)をパラメータとして、Si選択エピ成長実験を行った。その結果、H_2/SiH_4=30では、エッチング効果が不足であること、H_2/SiH_4=100の場合、T_s=270℃では、エッチング効果が高すぎることが分かった。T_s=370℃において、選択率100%で選択エピ成長すること、成長したSiは単結晶であるが、膜表面は(111)ファセット構造を示すことが分かった。断面透過電子顕微鏡観察結果より、ファセット構造を示す試料には、高密度に水素誘起欠陥が発生していることが分かった。無欠陥成長には、水素欠陥が導入されない程度の温度が必要であり、H_2/SiH_4=100、T_s=470℃の条件で良好な選択エピ成長が可能となった。この場合の成長速度は約8nm/minであり、従来の熱CVD法によるSi選択エピ成長(T_s=750℃で約7nm/min)と比べて、大幅な低温化が達成された。

This study aims to develop novel and high-voltage silicon thin films with high purity and completeness by CVD at low temperature and high speed below 600℃. The growth characteristics of Si substrate were adjusted. The growth temperature was T_s=470 ~ 570℃. The Si substrate was successfully grown without defects. A small number of layers have been developed for high performance semiconductor applications. The results of measurement of high pressure water element rate of Si, low temperature water element rate of Si, high temperature water element rate The thermal acidizing film is prepared by the following steps: substrate, T_s, and reaction composition (H_2/SiH_4 ratio). The results show that H_2/SiH_4=30, H_2/SiH_4= 100, T_s = 270 ℃, H_2/SiH_4= 30, H_2/SiH_4=100, T_s=270℃, H_2/SiH_4 = 30, H_4 = 30, H_2 T_s=370℃, selectivity 100%, Si crystal growth, film surface structure The results of electron microscopic examination of the cross section show that the sample has high density and high moisture content. Under the conditions of H_2/SiH_4=100, Ts =470℃, the growth of the organic phase is possible. In this case, the growth rate is about 8nm/min, and the Si selectivity is about 7nm/min (T_s=750℃).