Si,Ge化合物の酸化還元反応を利用する結晶質半導体薄膜の低温堆積

利用硅、锗化合物的氧化还原反应低温沉积晶体半导体薄膜

• 批准号: 11120213
• 负责人: 半那 純一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11120213/
• 关键词: 多結晶SiGe; 反応性熱CVD; ジシラン; フッカゲルマニウム; 低温成長

Si_2H_6,GeF4を原料ガスを用いる熱CVDプロセスによる結晶質SiGe薄膜の作製について、本プロセスで膜の均一性を図る上で最も重要な因子となる基板温度の管理を容易にするため、従来の0.5Torr付近での膜堆積に変えて、数Torr以上の比較的高い圧力領域における膜堆積について検討を加えた。ここでは、Si組成が90%以上で、結晶性に優れた多結晶膜SiGe膜の堆積目指した。低圧下で高Si組成を与える条件、ジシラン(Si_2H_6)/フッカゲルマニウム(GeF_4)=2/0.1sccm、希釈ガス(He)=500scm、基板温度=450℃では、圧力の上昇とともにGe組成の急激な上昇が見られ、20TorrではGe組成が90%を超える膜が堆積することがわかった。Si組成を向上させるため、Si_2H_6/GeF_4流量及びその流量比、反応圧力、Heガス流量(希釈率)などについて検討した結果、基本的にガスの滞留時間を短くすることでSi組成が向上でき、同時に、結晶性も改善されることが明らかとなった。原料ガスの希釈率を適宜選択することで、現状、20Torrまでの圧力領域において、Si組成>90%以上の膜が得られることを確認した。この結果をもとに、反応圧力5Torrのもとで、膜堆積を繰り返した結果、堆積速度、膜組成、結晶性とも同様な膜が得られ、低圧下で問題となった再現性が、大きく改善できることがわかった。得られた膜の伝導率は10^<-5>〜10^<-6>(cm)^<-1>で、Hall効果による測定では、キャリア濃度10^<14>cm^<-3>で弱いP型を示し、移動度の値は高いもので7.5cm2/Vsであった。堆積温度が400℃を超えるため、Si、あるは、Geに由来するの欠陥密度は10^<17>〜10^<18>cm^<-3>と高く、デバイス作製には何らかの方法で欠陥を終端する必要があることがわかった。

Si_2H_6, GeF4 を materials ガ ス を with い る thermal CVD プ ロ セ ス に よ る crystalline SiGe thin film の cropping に つ い て, this プ ロ セ ス で membrane の homogeneity を 図 る で も most important な factor と な る substrate temperature の management を easy に す る た め, 従 の pay nearly 0.5 Torr で の membrane accumulation に - え て above, several Torr The における membrane packing in the high <s:1> pressure field of <s:1> comparison, に て検 て検 て検 て検 for を plus えた. The composition of で で, Si is が90% or more で, and the crystalline に is superior れた. The polycrystalline SiGe film <s:1> is piled up to た た. Lower 圧 で of high Si を and え る condition, ジ シ ラ ン (Si_2H_6) / フ ッ カ ゲ ル マ ニ ウ ム (GeF_4) = 2/0.1 SCCM, bush 釈 ガ ス (He) = = 500 SCM, substrate temperature 450 ℃ で は, pressure rising の と と も に rise of Ge の nasty shock な が see ら れ, 20 torr で は Ge group To form が90%を superえ る membrane が packing する とがわ とがわ とがわ った った. Of Si を upward さ せ る た め, Si_2H_6 / GeF_4 flow and び そ の flow ratio, the 応 pressure, He ガ ス flow (a) bush 釈 rate な ど に つ い て beg し 検 た results, basic に ガ ス の short retention time を く す る こ と で of Si が upward で き, at the same time に, crystalline も improve さ れ る こ と が Ming ら か と な っ た. を suitable raw materials ガ ス の bush 釈 rate sentaku す る こ と で, status quo, 20 torr ま で の pressure field に お い て, Si > 90% の membrane が must ら れ る こ と を confirm し た. こ の results を も と に, anti 応 pressure 5 torr の も と で, membrane stack を Qiao り return し た results, stacking velocity, membrane composition, crystalline と も with others な membrane が must ら れ, で problem under low 圧 と な っ た reproducibility が, big き く improve で き る こ と が わ か っ た. Have ら れ た membrane の 伝 conductivity は 10 ^ < - > 5 ~ 10 ^ 6 > < - (cm) ^ < 1 > で, Hall unseen fruit に よ る determination で は, キ ャ リ ア concentrations of 10 ^ < > 14 cm ^ 3 > < - で weak い p-type を し, mobile degrees の high numerical は い も の で 7.5 cm2 / Vs で あ っ た. Accumulated temperature of 400 ℃ が を super え る た め, Si, あ る は, Ge に origin す る の owe 陥 density は 10 ^ < 17 > ~ 10 ^ < > 18 cm ^ 3 > < - high と く, デ バ イ ス cropping に は what ら か の way で owe 陥 を terminal す る necessary が あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

K. Shimizu, S. Ohki, T. Saito, and J. Hanna: "Electrical Properties of Reactive Thermal CVD poly-SiGe prepared at % Torr and 450 ℃"J. Non-Cryst. Solids. (in press). (2000)

K. Shimizu、S. Ohki、T. Saito 和 J. Hanna：“在 % Torr 和 450 ℃ 下制备的反应性热 CVD 多晶硅的电性能”（出版中）。 ）

J. Hanna, K. Shiota, and M. Yamamoto: "Direct nucleation and Selective Growth of Nuclei for High Crystallinity Poly-SiGe Tin Films on SiO_2 Substrate"Proc. Mat. Soc. Res. Soc.,. 507. 945-950 (1999)

J. Hanna、K. Shiota 和 M. Yamamoto：“SiO_2 基板上高结晶度多晶硅Ge锡薄膜的直接成核和核选择性生长”Proc。