その場観察・コビナトリアル手法による化合物半導体/シリコン界面制御法の構築

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(1)シリコン上のIII-V結晶層核発生温度の観察Si上のInAsとGaAsの核発生温度を測定するため,それぞれの原料を供給しながら基板を昇温し,表面反射率を測定した.Si上にIII-V層の核が発生すると表面反射率が変化するので,核発生が開始する温度を判定できる.InAsは400℃で核発生が開始するのに対し,GaAsは450℃以上にならないと核発生しない.このようにInAsの方がGaAsよりも核発生しやすい傾向は610℃でIn,Ga,Asの原料を同時供給したときにも共通すると考えられる.(2)微小領域選択成長で得たIn_<1-x>Ga_xAsの構造解析原料分圧の違いによりIn_<1-x>Ga_xAsは横方向成長あるいは縦方向成長を示す.しかし,いずれの場合にも,成長初期核のXRDからは,ほぼInAsが核発生していることがわかる.これは,前節で述べたようにInAsの核発生がGaAsに比べて容易であることによる.十分成長を行った後のXRDからは,縦方向成長の場合に結晶組成はほぼInAsのままであるのに対し,横方向成長の場合はGa組成が増える方向に組成が不均一化していくことがわかる.マイクロXRDによる分析の結果,In_<1-x>Ga_xAsアイランドの中央付近はよりInリッチな組成になっていることが示唆された.以上のことから,In_<1-x>Ga_xAsの横方向成長においては,Si上にInAsが核発生し,Ga取り込み量を増やしながらの横方向成長すると考えられる.一方,縦方向成長の場合,Gaは原料を供給しているにも関わらず(Ga原料の分圧が低いため)結晶には取り込まれないと考えられる.このように,横方向成長には結晶へのGaの取り込みが本質的な役割を果たしていると考えられる.