SURFACE CHEMISTRY DURING SiC EPITAXIAL GROWTH USING ORGANO-SILANES

使用有机硅烷进行 SiC 外延生长期间的表面化学

基本信息

  • 批准号:
    12650025
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

SiC is a promising material for the next-generation power devices. This research, aiming at clarifying the surface chemistry during SiC epitaxy using organo-silanes as well as developing a low-temperature, high-quality SiC epitaxy, has yielded the following results.(1) Suppression of Si out-diffusion by using Organo-Silane method: By using an organo-silane as the source gas, which contains a chemically stable Si-C bond within the molecule, the out-diffusion of the Si atoms from the substrate was found to be greatly suppressed.(2) Development of OS-buffer method: In SiC/Si heteroepitaxy, a buffer interlayer is a must to moderate the 20% lattice mismatch between the SiC film and the Si substrate. Formerly, the buffer layer was formed with the carbonization method. The high temperature (〜900℃) required in the process, however, caused harmful surface roughness and voids in the Si substrates. In this study, a new method, named OS-buffer method, has been developed, in which organo-silane gas … More es are used to form the buffer layer in place of hydrocarbon gases. As a result, qualified bufferlayers can be grown at 600℃.(3) Development of OS-GSMBE method: Instead of using a pair of Si- and C-source gases as in the conventional SiC epitaxy, a single source of organo-silane gas was successfully used to grow qualified SiC epitaxial films. As a result, the growth temperature could be reduced from the former 1100℃ to 900℃. Surface hydrogen was also found to be harmful in obtaining qualified films.(4) Obtaining a single-domain SiC film on Si: The resistive heating method was found to be effective in obtaining a single-domain SiC film on Si substrates(5) Modeling of the Si growth: By obtaining the growth rate and the hydrogen coverage at the growing surface as a function of both the substrate temperature and the disilane pressure, the growth kinetics for the Si GSMBE has been clarified. Based on the result, a new growth model has been developed, which accounts for both the temperature- and the pressure-dependence of the growth rate unifiedly. Less
SiC是下一代功率器件的理想材料。本研究的目的是澄清使用有机硅烷的SiC外延过程中的表面化学,以及开发低温,高质量的SiC外延,取得了以下结果。(1)通过使用有机硅烷方法抑制Si的外扩散:通过使用有机硅烷作为源气体,其在分子内包含化学稳定的Si-C键,发现Si原子从衬底的外扩散被大大抑制。(2)OS缓冲方法的发展:在SiC/Si异质外延中,缓冲中间层是必须的,以缓和SiC薄膜和Si衬底之间20%的晶格失配。以前,用碳化方法形成缓冲层。然而,在该过程中所需的高温(约900℃),造成有害的表面粗糙度和硅衬底中的空隙。本研究提出了一种新的有机硅烷缓冲法, ...更多信息 ES用于代替烃气体形成缓冲层。结果表明,在600℃下可以生长出合格的缓冲层. (3)OS-GSMBE方法的发展:取代传统SiC外延中使用一对Si和C源气体,使用单一的有机硅烷气体源成功地生长出合格的SiC外延膜。结果表明,生长温度可由原来的1100℃降低到900℃。表面氢也被发现是有害的,在获得合格的薄膜。(4)在Si上获得单畴SiC薄膜:发现电阻加热方法在Si衬底上获得单畴SiC薄膜是有效的。(5)Si生长的建模:通过获得生长速率和生长表面的氢覆盖率作为衬底温度和乙硅烷压力的函数,已经澄清了Si GSMBE的生长动力学。在此基础上,建立了一个新的生长模型,该模型统一考虑了生长速率的温度和压力依赖性。少

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H. Nakazawa: "Formation of extremely thin, quasi-single-domain 3C-SiC film on resistively heated on-axis Si(001) substrate using organo-silane buffer layer"Series of Material Science Forum. in print. (2002)
H. Nakazawa:“使用有机硅烷缓冲层在电阻加热同轴 Si(001) 衬底上形成极薄的准单畴 3C-SiC 薄膜”系列材料科学论坛。
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    0
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H.Nakazawa: "Formation of extremely thin, quasi-single-domain 3C-SiC film on resistively heated on-axis Si(001) substrate using organo-silane buffer layer"Series of Material Science Forum,April,2002 Trans Tech Publications Ltd.(Switzerland). (To be publis
H.Nakazawa:“使用有机硅烷缓冲层在电阻加热同轴 Si(001) 衬底上形成极薄的准单畴 3C-SiC 薄膜”材料科学论坛系列,2002 年 4 月 Trans Tech Publications Ltd
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    0
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Y.Tsukidate: "Infrared study of SiH_4-adsorbed Si(100) surfaces : observation and mode assignment of new peaks"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 5206-5210 (2001)
Y.Tsukidate:“SiH_4 吸附的 Si(100) 表面的红外研究:新峰的观察和模式分配”Jpn。
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H.Nakazawa: "Role of hydrogen prepairing in the hydrogen desorption kinetics from Si (100) -2x1 : effects of hydrogenating-gas and thermal history"Surf.Sci.. 465. 177-185 (2000)
H.Nakazawa:“氢气在 Si (100) -2x1 氢解吸动力学中的作用:氢化气体和热历史的影响”Surf.Sci.. 465. 177-185 (2000)
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T. Murata: "Role of adsorption kinetics in the low-temperature Si growth by gas-source molecular beam epitaxy. In situ observations and detailed modeling of the growth"Appl. Phys. Lett.. 79. 746-748 (2001)
T. Murata:“吸附动力学在气源分子束外延低温硅生长中的作用。生长的原位观察和详细建模”Appl。
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