Si-Ge系エピタキシャル成長による超高濃度不純物半導体の形成とその物性

Si-Ge外延生长超高浓度杂质半导体及其物理性能

• 批准号: 11875001
• 负责人: 室田 淳一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875001/
• 关键词: ドーピング; エピタキシャル; シリコン; ゲルマニウム; リン; ボロン; ラングミュア型; 原子層; ヘテロデバイス

高性能超微細ヘテロデバイスを実現するために、高品質Si-Ge系ヘテロエピタキシャル薄膜の膜厚や不純物ドーピング濃度の精密な制御、不純物の拡散抑制と同時に、電極との超低抵抗コンタクトのために超高濃度ドーピングが不可欠である。平成11年度までに高清浄CVDを用いたSi-Ge系薄膜へのP及びBのin-situドーピング特性を明らかにした。本年度はSiH_4-GeH_4-PH_3,-B_2H_6系にCH_3SiH_3を添加して、Si-Ge-C系低温エピタキシャル膜のP及びBのin-situドーピング特性を調べた。その結果、P及びBのSi-Ge-C系薄膜へのドーピング特性は、Si-Ge系と同様に広い濃度範囲にわたってラングミュア型の吸着・反応を仮定することにより説明できることを明らかにした。また、C比率が1%以上のSi-Ge-C系薄膜では、P及びBが電気的に不活性になる傾向がある事を明らかにした。一方、PH_3によりSi表面上にPを原子層形成し、その上にSiH_4によりSiを形成した原子層ドーピング構造を多重積層した超高濃度PドープSi単結晶の形成についても研究した。450℃において平均P濃度が6x10^<20>cm^<-3>のPとSiの多重積層膜を形成し、ドープしたPの60%が電気的に活性となり、3x10^<-4>Ωcmという低抵抗率になることを確認した。また、この薄膜を550-750℃で熱処理することにより、キャリア密度が減少し、抵抗率が増加することを確認した。これから低抵抗Si単結晶が450℃という低温でのみ形成できることを明らかにした。以上のように、Si-Ge-C系薄膜中へのP及びBのIn-situドーピング特性を明らかにする一方で、原子層ドーピングを応用した超低抵抗Si単結晶の実現の見通しを得た。

High performance ultra-fine film thickness, impurity concentration, impurity dispersion suppression, ultra-low resistance, ultra-high concentration of Si-Ge film In 2011, the in-situ characteristics of Si-Ge thin films for high-definition CVD applications were clarified. In this year, the in-situ properties of SiH_4-GeH_4-PH_3,-B_2H_6 system with CH_3SiH_3 addition and Si-Ge-C system with low temperature coating were adjusted. The results show that the Si-Ge-C thin film has the same concentration range as that of P and B. Si-Ge-C thin films with a C/P ratio of 1% or more tend to be electrically inactive. The formation of P atom layer on Si surface and Si atom layer on Si surface are studied. 450℃ P + Si multilayer film with average P concentration of 6x10^<20>cm^<-3>was formed, and 60% P + Si activity and 3x10 <-4>^cm were confirmed. Heat treatment at 550-750 ° C confirms that the density of the film decreases and the resistivity increases. Low resistance Si crystals are formed at 450℃ and low temperature. In addition, the In-situ crystallization characteristics of P and B in Si-Ge-C thin films have been found to be transparent to one another, and the realization of ultra-low resistance Si crystals has been found to be transparent to one another.

项目成果

T.Noda et al: "Doping and Electrical Characteristics of in-situ Heavily B-Doped Si_<1-x-y>Ge_xC_y Films Epitaxially Grown Using Ultraclean LPCVD"Thin Solid Films. Vol.380. 57-60 (2000)

T.Noda 等人：“使用超净 LPCVD 外延生长的原位重 B 掺杂 Si_<1-x-y>Ge_xC_y 薄膜的掺杂和电气特性”固体薄膜。

Y.Shimamune et al: "Very Low-Resistive Si Epitaxial Growth at 450℃ by Alternately Supplied PH_3 and SiH_4"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 266-269 (2000)

Y. Shimamune 等人：“交替供应 PH_3 和 SiH_4 在 450℃ 下实现极低电阻硅外延生长”Abs.of 选择性和功能薄膜沉积技术应用于 ULSI 技术研讨会（第 29 届 IUVSTA 研讨会）。 2000)

J.Murota: "Atomically Controlled Processing for Group IV Semiconductors"Abs.of the 9th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis. (invited). (2001)

J.Murota：第九届欧洲表面和界面分析应用会议的“IV 族半导体的原子控制处理”Abs.。

J.Murota, et al.: "Atomic Order Adsorption and Reaction of CVD Hydride Gases on the Si and Ge Surfaces"Abs. of the 5th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures. P19 (1999)

J.Murota 等人：“CVD 氢化物气体在 Si 和 Ge 表面上的原子级吸附和反应”Abs。

T.Noda, et al.: "Doping and Electrical Characteristics of In Situ Heavily B-Doped Si_<1-x-y>Ge_xC_y Films Epitaxially Grown Using Ultraclean LPCVD"Abs. of 2000 Spring Meeting, The European Materials Research Society. (accepted). (2000)

T.Noda 等人：“使用超净 LPCVD 外延生长的原位重 B 掺杂 Si_<1-x-y>Ge_xC_y 薄膜的掺杂和电气特性”Abs。