エピタキシャルAl_2O_3/Si超薄膜多層構造の低温形成とその応用

外延Al_2O_3/Si超薄多层结构的低温形成及其应用

• 批准号: 06750318
• 负责人: 葉山 清輝
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kumamoto National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750318/
• 关键词: Al_2O_3; Si; エピタキシャル成長; 酸素ラジカル; ジメチルエチルアミンアラン

有機金属分子線エピタキシ-(MOMBE)法を用いたエピタキシャルAl_2O_3/Si多層構造の形成についてこれまで研究を行なってきた。材料ガスとしてはトリメチルアルミニウム(TMA)と酸素(O_2)を用いて、成長温度800℃においてAl_2O_3膜がSi基板上に成長できているが、急峻なヘテロ界面を得るには、成長温度の更なる低下が望まれる。本研究では、Alのソースガスの検討や、O_2ガスの直接励起等の成長方法改善により、Al_2O_3/Siヘテロ界面の高品質化、Al_2O_3/Si超薄膜多層構造の形成とその応用を目的とした。始めに、O_2ガスをRFプラズマにより直接励起して生成した酸素ラジカルをAl_2O_3の成長に用いることを考えた。Al_2O_3/Si成長の初期にはSi基板の 酸化が起こっていると考えられるので、Al_2O_3成長の基礎研究として、酸素ラジカルとSi基板表面との反応について調べた。その結果、O_2ガスと酸素ラジカルではSi表面の酸化形態が大きく異なることが分かった。酸素ラジカルを用いてSi表面を均一に酸化できる条件をAl_2O_3成長に用いると急峻なAl_2O_3/Si界面が得られることが確かめられている。次に、Alのソースガスの検討として、TMAよりも分解温度の低いジメチルエチルアミンアラン(DMEAA)をTMAの代わりに用いてAl_2O_3膜の成長を行った。DMEAAは比較的新しく開発された有機金属ガスであり、詳しいデータが得られていなかった。そこで、Al_2O_3の成長に先だってAlの供給源としてのDMEAAの特性について調べるため、Si基板上へAlの堆積を行った。その結果、TMA等のアルキルアルミニウムでは困難であったAl膜のSi基板上へのエピタキシャル成長ができた。実際にDMEAAを用いてAl_2O_3の成長を行なった結果、100℃の成長温度低下ができた。

Organometallic molecules line エ ピ タ キ シ を (MOMBE) method with い た エ ピ タ キ シ ャ ル Al_2O_3 / Si multilayer structure の form に つ い て こ れ ま で を line な っ て き た. Material ガ ス と し て は ト リ メ チ ル ア ル ミ ニ ウ ム (TMA) と acid element (O_2) を い て, growth temperature 800 ℃ に お い て Al_2O_3 membrane が Si substrate に growth で き て い る が, strict な ヘ テ ロ interface を must る に は, growth temperature の more な looking low る が ま れ る. This study で は, Al の ソ ー ス ガ ス の beg や, O_2 検 ガ ス の excitation directly の growth methods, such as improving に よ り, Al_2O_3 / Si ヘ テ ロ interface の high quality Al_2O_3 / Si, ultrathin membrane の multilayer structure formed と そ の 応 purpose を と し た. Beginning め に, O_2 ガ ス を RF プ ラ ズ マ に よ り excitation directly し て generated し た acid element ラ ジ カ ル を Al_2O_3 の growth に with い る こ と を exam え た. Al_2O_3 / Si early growth の に は Si substrate の acidification が up こ っ て い る と exam え ら れ る の で basic research, Al_2O_3 growth の と し て, acid ラ ジ カ ル と Si substrate surface と の anti 応 に つ い て adjustable べ た. そ の results, O_2 ガ ス と acid element ラ ジ カ ル で は の acidification Si surface morphology が big き く different な る こ と が points か っ た. Acid element ラ ジ カ ル を with い て Si surface を に uniform acidification で き る conditions を Al_2O_3 growth に with い る と urgent topped な が Al_2O_3 / Si interface to ら れ る こ と が か indeed め ら れ て い る. に, Al の ソ ー ス ガ ス の beg と 検 し て, TMA よ り も decomposition temperature low の い ジ メ チ ル エ チ ル ア ミ ン ア ラ ン (DMEAA) を TMA の generation わ り に with い て Al_2O_3 membrane の growth line を っ た. New <s:1> く development された organomemetallics ガスであ, detailed く デ デ タが られて な な った った of DMEAA った comparison. そ こ で, Al_2O_3 の growth に だ first っ て Al の supply source と し て の DMEAA の features に つ い て adjustable べ る た め へ Al and Si substrate の stacking line を っ た. そ の results, TMA の ア ル キ ル ア ル ミ ニ ウ ム で は difficult で あ っ た Al membrane の Si substrate へ の エ ピ タ キ シ ャ ル growth が で き た. In reality, にDMEAAを is used for <s:1> てAl_2O_3 <s:1> growth を row なった results, 100℃ <s:1> growth temperature is low がで た た た.

项目成果

K.Hayama: "Different reaction of O_2 and oxygen radicals with Siunder critical conditions for growth of SiO_2" Proc.of Second Int.Sympo.on Ultra Clean Processing of Silicon Surfaces (acco). 305-308 (1994)

K.Hayama：“O_2 和氧自由基在 Siunder 生长 SiO_2 的临界条件下的不同反应”Proc.of Second Int.Sympo.on Ultra Clean Process of Silicon Surfaces (acco)。

K.Hayama: "Heteroepitaxial growth of Al_2O_3 film on Si by remote plasma-excited metalorganic molecular beam epitaxy" Proc.of 1st.Int.Sympo.on Control of Semiconductor Interfaces(ElsevierScience Publishers B.V.). 289-294 (1994)

K.Hayama：“通过远程等离子体激发金属有机分子束外延在 Si 上异质外延生长 Al_2O_3 薄膜”Proc.of 1st.Int.Sympo.on Control of Semiconductor Interfaces（ElsevierScience Publishers B.V.）。