シリコン系混晶半導体のグローバル成長制御

硅基混晶半导体的全局生长控制

• 批准号: 13025205
• 负责人: 宇佐美 徳隆
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13025205/
• 关键词: シリコンゲルマニウム; 溶質元素補給ゾーン成長; その場観察; フィードバック制御

本研究においては、Siと同じIV族材料であるGeやCと、Siとの混晶材料が、格子不整合は存在するものの、結晶構造や物理的・化学的性質において最もSiと整合性に優れ、かつヘテロ構造の緻密な設計により、広範な物性制御が可能な材料として注目し、量子構造作製による電子帯制御、歪みの精密制御のための混晶バルク結晶の作製技術などについて研究を進めてきた。特に、広範な物性制御を可能とするためには、シリコン系混晶半導体の組成制御を、新たな半導体基板として供給できるような巨視的に均一な結晶から、微視的スケールで意図的に組成分散を導入したような結晶まで、自在に実現する技術を確立することが重要である。そこで、本年度は、我々が、これまでにSiGeバルク結晶の成長に利用してきた固液界面の位置・温度の「その場観察」が可能な既存設備の「溶質元素補給高温ゾーン成長装置」において、固液界面の位置を自動認識し、常に固液界面位置(すなわち固液界面温度)を一定に保つように結晶の引き下げ速度をフィードバック制御するシステムの開発に取り組んだ。界面位置の自動認識は、CCDにより取り込んだ画像を、二値化、微分などの処理を施すことにより実現し、最適な引き下げ速度の決定に利用した。この新たに開発したシステムを、実際にSiGeバルク結晶作製に適用することにより、極めて組成均一性に優れたSiGeバルク結晶を実現することに成功した。しかしながら、得られた結晶内は、単結晶ではなく、少傾角粒界を多数含むことがX線回折により明らかとなった。エピタキシャル成長用の基板として利用するには、炉内の温度勾配や、坩堝との濡れ性などを最適化し、結晶性を向上させることが必要となる。

This study に お い て は, Si と じ IV with material で あ る Ge や と C, Si と の が mixed crystal materials, grid unconformity exist は す る も の の, crystal structure, chemical and physical properties や に お い て most も Si と integrated に れ, か つ ヘ テ の dense な ロ structure design に よ り, hiroo fan な suppression が may な material と し て attention し, quantity System structure son に よ る electronic 帯 suppression, slanting み の precision suppression の た め の mixed crystal バ ル ク crystallization の cropping technology な ど に つ い を て research into め て き た. に, hiroo, van な property suppression を may と す る た め に は, シ リ コ ン is a mix of semiconductor の suppression を, new た な semiconductor substrate と し て supply で き る よ う な macroscope に な uniform crystallization か ら, micro visual ス ケ ー ル で meaning of 図 に scattered を import し た よ う な crystallization ま で and comfortable に be presently す る technology を establish す る こ と が important で あ る . そ こ で, は this year, I 々 が, こ れ ま で に SiGe バ ル ク crystallization の し に mature て き た solid-liquid interface の position, temperature の "そ の 観 examine" が may な existing equipment の "solute elements supply high temperature ゾ ー ン growth device" に お い の て, solid liquid interface location を automatically know し, often に solid liquid interface location (す な わ ち solid-liquid interface temperature) を certain に protect つ よ う に crystallization under の lead き げ speed を フ ィ ー ド バ ッ ク suppression す る シ ス テ ム の open 発 に group take り ん だ. Interface position automatic の know は, CCD に よ り take り 込 ん だ portrait を, two numerical differential, な ど の 処 Richard を shi す こ と に よ り be し now, under the optimal な lead き げ speed の decided に using し た. こ の new た に open 発 し た シ ス テ ム を, be interstate に SiGe バ ル ク に apply the crystallization cropping す る こ と に よ り, extremely め て composition uniformity に optimal れ た SiGe バ ル ク crystallization を be presently す る こ と に successful し た. し か し な が ら, ら れ た は, 単 crystallization で は な く, less inclination LiJie を contains most む こ と が X-ray inflexion に よ り Ming ら か と な っ た. エ ピ タ キ シ ャ ル growth with の substrate と し て using す る に は, hook with や の inside the furnace temperature and crucible と の れ sex speech &drama な ど を optimization し, crystalline を upward さ せ る こ と が necessary と な る.

项目成果

N.Usami et al.: "Fabrication of SiGe bulk crystals with uniform composition as substrates for Si-based heterostructures"Mat. Sci. Eng. B. 89. 364-367 (2002)

N.Usami 等人：“作为硅基异质结构衬底的具有均匀成分的 SiGe 块状晶体的制造”Mat。

N.Usami et al.: "Growth of SixGel-x (x≒0.15) Bulk Crystal with Uniform Composition by Utilizing in situ Monitoring of the Crystal- Solution Interface"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 4141-4144 (2001)

N. Usami 等人：“通过利用晶体溶液界面的原位监测来生长具有均匀成分的 SixGel-x (x≒0.15) 块状晶体”Jpn. J. Phys.. 40. 4141-4144 ( 2001）

Y.Azuma et al.: "Growth of SiGe bulk crystal with uniform composition by directly controlling the growth temperature at the crystal-melt interface using in-situ monitoring system"J. Cryst. Growth. 224. 204-211 (2001)

Y.Azuma 等人：“通过使用原位监测系统直接控制晶体-熔体界面的生长温度，生长具有均匀成分的 SiGe 块状晶体”J。

N.Usami et al.: "Modification of the growth mode of Ge on Si(100) in the presence of buried Ge islands"J. Cryst. Growth. 227/228. 782-785 (2001)

N.Usami 等人：“在存在埋藏 Ge 岛的情况下，改变 Ge 在 Si(100) 上的生长模式”J。

N.Usami et al.: "Molecular beam epitaxy of GaAs on nearly lattice-matched SiGe substrates grown by the inulticomponent zone-melting method"Semicon. Sci. and Technolo.. 16. 699-703 (2001)

N.Usami 等人：“通过多组分区域熔化法生长的 GaAs 分子束外延在几乎晶格匹配的 SiGe 衬底上”Semicon。