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化合物半導体ALE成長プロセスのその場観察

化合物半导体ALE生长过程的原位观察

基本信息

批准号：
03243211
负责人：
纐纈明伯
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03243211/
关键词：
ALE 原子層エピタキシ-その場測定マイクロバランス表面光吸収法 GaAs

项目摘要

従来、原子層エピタキシャル(ALE)成長の成長速度(1分子層/1サイクル)の確認は数百〜数千分子層を成長した成長膜厚の測定から推定していた。このため、この値は数百〜数千サイクルの平均値にすぎず、ALE成長の基本である原料分子の成長表面への吸着に起因する自己停止機能が1分子層単位で起こっているかどうかは確認不可能であった。また、成長表面上での原料分子のダイナミックな振る舞いのリアルタイムなその場観察システムの構築はALE成長メカニズムの解明に必要不可欠である。以下、我々が本重点領域研究で行った(1)マイクロバランスを用いた成長速度のその場測定、(2)表面光吸収法を用いた吸着分子のダイナミックなその場観察の結果を述べる。(1)マイクロバランスを用いたその場測定流量、系内圧力を高安定に保つことが可能なALE成長装置を作成し、これに超高感度のマイクロバランスを組み合わせた。外部からの振動や電気的なノイズの進入を極力減少させる工夫を施すことにより、基板結晶重量をALE成長サイクル中0.05μg以下の精度で測定可能なその場測定システムを完成させた。この装置を用いGaAsのALE成長を行った。その結果、従来平均値でしか得られなかった1サイクル当たりの成長速度をリアルタイムに測定することに成功した。(2)表面光吸収法を用いた表面吸着分子のその場観察アルゴンイオンレ-ザを用いた表面光吸収測定装置を組み込んだALE成長装置を完成させた。本システムによりGaAs ALE成長時のGaAs基板結晶表面の光吸収の観察を行った結果、III族原料であるGaCl分子の成長表面への吸着は、従来考えられていたGaCl分子のラングミュア-型の吸着平衡では説明できない複雑な挙動が観測された。この観測結果とマイクロバランスによるその場測定の結果より、1サイクル当たり1分子層の成長を可能とする自己停止機能は、吸着複合体が成長表面に生成されることに起因していることを明らかにした。

The growth rate (1 molecule layer/1 molecule layer) of ALE growth was confirmed by measuring the growth film thickness of hundreds to thousands of molecule layers. The average value of this molecule is hundreds to thousands. The basic growth of ALE is due to the adsorption of the growth surface of the raw material molecule. The self-stop function is impossible to confirm. The raw material molecules on the growth surface are necessary for the construction of ALE growth system. The following are the results of field observation of (1) growth rate and (2) adsorption molecules by surface photoabsorption method. (1)The field measurement flow rate, system internal pressure, high stability, and the possibility of ALE growth device construction are used to combine the field measurement flow rate, system internal pressure, and high sensitivity. External vibration and electrical energy are introduced to minimize the time required for measurement, and the substrate crystal weight is measured with an accuracy of 0.05μg or less. This device uses GaAs and ALE to grow. The results, average values, and growth rates were measured successfully. (2)The surface absorption method is used to measure the surface absorption of molecules. The results of optical absorption of GaAs substrate during GaAs ALE growth show that the adsorption of GaCl molecules on the growth surface of group III raw materials is stable. The results of field measurements show that the growth of molecular layers is possible due to their own stop function and the formation of sorption complexes on the growth surface.