界面の作製とその精密制御

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本研究の目的は、次世代半導体デバイスに必要不可欠な金属/半導体系及び金属/中間相/半導体系に対し、界面における固相反応機構、界面電気伝導機構の解明を行ない、同界面を精密制御し得る信頼性の高い界面作製技術を開発することである。本年度の研究により、以下の成果が得られた。(I)Si系にたいしては、(1)IVa及びVa族の高融点金属/Si界面に対して系統的な研究を行なった結果、Hf/n^+Siでは約5x10^<ー8>Ωーcm^2の低コンタクト抵抗率が達成でき、Hf/p^+Siにおいても約2x10^<ー7>Ωーcm^2と他の金属に比較して低いコンタクト抵抗率を実現できることが明らかになった。この結果は、昨年度報告したZr/Siの結果と比較的類似している。一方、Va族のVでは、n^+及びp^+Siに対して、ショットキ-特性の良い界面が形成でき、その原因がシリサイド化反応機構の差にあることを明かにした。(2)プラズマCVD法による超高濃度ド-ピング技術を開発し、キャリア濃度3x10^<21>cm^<ー3>という極めて高い値を実現した。(3)マイクロ波励起高密度高イオン化プラズマを用いた高品質Alスパッタ技術を開発し、配向性の極めて高い膜の形成、サブミクロン領域のトレンチの埋め込み等を実現した。(4)界面の急峻性に与える表面偏析の効果を調べ、Si/Ge系においてGeの偏析を抑制できることを見い出した。(II)化合物半導体系に対しては、(5)GaAs基板へのZn/Sn二重拡散プロセスの検討を行ない、ヘテロバイポ-ラトランジスタ型光変調及びスイッチ用デバイス作製プロセスの確立をおこなった。(III)理論的解明としては、(7)極微構造を有する金属や半導体では、界面のランダムネスによりコンダクタンスが決定される。転送行列法を用いて、このような系のコンダクタンスを定式化し、金属超格子のコンダクタンスや磁気抵抗効果の解明に適応した。