極薄SiC膜を正孔障壁層に用いる新しいエミッタ構造の研究

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ECRプラズマCVD成膜法を用い、非晶質SiCより大幅な低低抗化が期待できる微結晶SiCの作製を試みた。400℃という低温プロセス下でも有機シランガス(Si(CH_3)_2H_2)を用いることにより、SiC結晶相を作りだせることが分かった。一方、SiH_4+CH_4ガスを用いた場合、非晶質膜しか得られず、両者の間で際だった違いがみられることより、この原料ガスの分子構造および分子極性が原子配列に影響を及ぼし、SiC結晶の生成に有効に作用していることを推論した。さらに、両原料ガスの分解過程をプラズマ発光分析の手法を用いて検討したところ、SiH_4+CH_4ガス系に比べ有機シランガス系ではSiHn前駆体に関係する発光が弱く、ガス分子中のSi-C結合が保存された状態で成長膜表面にSi-C-H分子が輸送されていることをつきとめ、推論の妥当性を示した。次いで、微結晶のSiC膜のド-ピング特性について検討した結果、N原子がP原子同様n型ドーパントになること、しかも1%程度の添加で膜の抵抗率が100〜300OMEGAcmにまで低下できることおよびNド-ピングの場合、高濃度ド-ピングを行ってもバンドギャップの縮小が起こらないことを明らかにした。このn型微結晶SiCとp型Siとの間でpnヘテロ接合ダイオードを作製したところ、一応の整流特性が得られたが、予想以上に過剰電流成分が多く、そのままではHBT応用上問題となることが分かった。ECR法で生成される強励起された水素イオンがSi基板内部まで進入し、電気的特性の劣化をもたらしたのではないかと予想される。いずれにしてもECR法のような強いプラズマを用いるプロセスは見直しをする必要があると思われる。