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人工IV族半導体極微細構造デバイス製作のための原子精度要素プロセスの開発

人工IV族半导体超精细结构器件原子精密元件工艺开发

基本信息

批准号：
11232203
负责人：
安田幸夫
金额：
$ 73.15万
依托单位：
Nagoya University
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

Si基板上へのSiGe、Ge、SiGeC薄膜作製プロセス技術の開発を進め、以下の研究成果を得た。1.SiGeバッファ層の二段階成長法において、第二SiGe層成長初期にGe中間層を導入することによって、薄膜の段階で多数の転位を導入し歪み緩和を促進することに成功した。その結果、第二Si_<0.7>Ge_<0.3>層形成後、従来法では約70%で飽和していた歪み緩和率を92%にまで向上できることを見出した。2.Si基板上に形成した膜厚20nmのGe層950〜1100℃の熱処理を施すことによって、90°転位のネットワーク構造を優先的に導入し、ほぼ完全に歪み緩和した膜厚70nm以下のSi_<0.7>Ge_<0.3>バッファ層を形成可能なことを見出した。3.Si基板上に堆積した無ドープおよびB 10%ドープSi/Ge多層膜について、熱電特性及び結晶性を評価した。400℃で作製したBドープ膜では、300Kにおいて熱電性能指数ZT=0.213が得られ、バルク体の値(0.15)を上回る性能改善が得られた。4.0.5%前後の高C濃度SiGeC膜の成長技術確立を目的として、走査トンネル顕微鏡によってSi-Ge-C同時蒸着時とSi-Ge及びC別蒸着時における初期成長膜構造の違いを観察し、SiGe層へのC原子の導入機構を詳細に調べた。SiGeC同時蒸着の場合、Si-Ge及びSi-Cボンドを有する二つの領域に相分離が生じ、2ML程度のSi_<0.952-x>Ge_xC_<0.048>膜(Ge組成x:0.183〜0.476)で結晶性及び平坦性が悪化する。一方、Si-Ge及びC別蒸着法を用いた場合、膜厚3MLのSi_<0.769>Ge_<0.183>C_<0.048>においても2次元的なステップフロー成長を維持できることが明らかになった。

The following research results were obtained from the development of SiGe, Ge and SiGeC thin film fabrication technology on Si substrates. 1. The two-step growth method of SiGe layer is successful in introducing Ge interlayer at the initial stage of the growth of the second SiGe layer, and promoting the introduction of Ge interlayer at most of the stages of the thin film. As a result, after the formation of the second Si_<0.7>Ge_layer, the saturation rate of the second Si_ Ge<0.3>_layer is about 70%, and the relaxation rate is about 92%. 2. A Ge layer with a film thickness of 20nm formed on a Si substrate at a temperature of 950 ~ 1100 ° C is heat treated at a temperature of 90° C. The Si Ge layer with a film thickness of less than 70nm is formed at a temperature of 90 <0.7>° C<0.3>. 3. Evaluation of Si/Ge multilayer films deposited on Si substrates with high temperature and high crystallinity The thermoelectric performance index ZT=0.213 at 400℃ and 0.15 at 300K was improved. 4. To establish the growth technology of SiGeC films with high C concentration around 0.5%, the structure of SiGeC films grown at the initial stage was investigated in detail when Si-Ge-C was simultaneously evaporated and Si-Ge and Si-C were separately evaporated. When SiGeC is evaporated simultaneously, phase separation occurs in two regions of Si-Ge and Si-C, and crystallization and flatness of Si_<0.952-x>Ge_xC_<0.048>films (Ge composition x:0.183 ~ 0.476) of 2ML degree are improved. In the case of a single layer, Si-Ge and Si-C vapor deposition method, the film thickness is 3ML, and the Si_<0.769>Ge_<0.183>C <0.048>film thickness is 2-dimensional.