水素ラジカル制御によるSiへの超高濃度ドーピングに関する研究

氢自由基控制超高浓度Si掺杂研究

• 批准号: 04650262
• 负责人: 山田 明
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 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-04650262/
• 关键词: 水銀増感光CVD法; 超高濃度ドーピング; 陽電子消滅法; Si低温エピタキシャル成長; 複合欠陥モデル

本研究は,Si素子のさらなる高速化・高性能化を推し進めていくためには,Siエピタキシャル成長温度の低温化,ならびにSi薄膜への超高濃度ドーピング技術の開発が必要不可欠であるとの観点から遂行し,以下に示す成果が得られた.ハロゲン系ガス(SiH_2F_2)を用いた水銀増感光CVD法により,250℃という低温度におけるSiのエピタキシャル成長を実現した.さらに,PH_3ガスをドーピングガスに用いることにより,キャリア濃度3_x10^<21>cm^<-3>台のドーピングに成功した.この値は,Siエピタキシャル膜へのPのドーピング値としては世界最高値である.さらに,超高濃度ドーピング膜の熱的安定性について評価するため,得られた超高濃度ドーピング膜の熱アニール特性を評価した.その結果,アニール温度600℃においてP原子の不活性化が認められ,900℃において再びキャリア濃度が増加するという現象を見いだした.この現象を説明するため,空孔の回りを4つのP原子が取り囲んでいるという複合欠陥モデルを新しく提案した.このモデルの妥当性を検討するため,熱力学的観点から理論計算を行なうとともに,陽電子消滅法により空孔数を実験的に評価し,理論との極めて良い一致を見た.さらに,新しいハロゲン系原料ガスとしてSiH_2Cl_2を用いたSiの低温エピタキシャル成長を試み,250℃という低温度におけるSiの単結晶成長に成功した.また,F系ガスとの比較から,低温エピタキシャル成長時においては,ハロゲン系ガスによる表面のクリーニング効果とH原子の表面パッシベーション効果とが競合しているとの新たな知見を得た.

In this study, the development of Si thin film technology is necessary to promote the high speed and high performance of Si thin film, and the following results are obtained. SiH_2F_2 is used as a light-sensitive CVD method. The growth of SiH_2F_2 is realized at 250 ℃. In the meantime, PH_3 is working successfully on the screen with a density of 3_x10^<21>cm<-3>. This is the highest value in the world. In addition, the thermal stability of ultra-high concentration film was evaluated, and the thermal stability characteristics of ultra-high concentration film were evaluated. As a result, the inactivation of P atoms at 600℃ and the increase of P concentration at 900 ℃ were observed. This phenomenon is explained by the fact that the P atom in the hole is not in the hole. The validity of this method is discussed. The theoretical calculation of thermodynamics is carried out. The positron elimination method is evaluated. The theoretical calculation is consistent with the theoretical calculation. In recent years, new Si crystals have been successfully grown at 250 ℃ using SiH_2Cl_2 as raw material. F is the most important element in the growth process. F is the most important element in the growth process.

项目成果

大島 隆文: "SiH_2Cl_2を用いたSiの低温エピタキシャル成長-250℃における光CVD" 電子情報通信学会技術研究報告. 92. 59-64 (1992)

Takafumi Oshima：“在 -250℃ 下使用 SiH_2Cl_2 光学 CVD 进行 Si 的低温外延生长” IEICE 技术报告。

Ying JIA: "Annealing characterization of heavily p-doped Si epitaxial films at low temperature" 21st International Conference on the Physics of Semiconductors. (1992)

贾颖：“低温下重p掺杂硅外延薄膜的退火表征”第21届国际半导体物理会议。