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

基本信息

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

项目摘要

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。

在这项研究中，我们专注于与SI在晶体结构以及物理和化学特性中具有最高一致性的材料，尽管IV材料与Si相同，并且由于其浓缩的异质结构设计，并且能够控制Si的物理特性，并且能够具有广泛的物理性质。我们一直通过量子结构制造和技术来研究电子带控制，以制备混合体晶体，以精确控制应变。特别是，为了实现广泛的物理特性，重要的是建立一种可以自由控制基于硅的混合晶体半导体组成的技术，该技术是从宏观均匀晶体中自由地提供的，可以作为新的半导体底物提供，这些晶体可作为新的晶体，这些晶体有意地引入了对显微镜尺度的组成分散。因此，今年，我们一直致力于开发一个系统，该系统会自动认识固液界面在现有设施中的位置“溶质元素供应高温区域增长设备”，该设备允许对固体液体界面的位置和温度进行“原位观察”，并始终对固体速度的固定位置进行固定速度的固定位置（即固定位置）。通过执行CCD捕获的图像的二进制和分化来实现界面位置的自动识别，并用于确定最佳下拉速度。通过将这个新开发的系统实际应用于Sige Bulk Crystals的生产中，我们成功地实现了具有极佳构图均匀性的SIGE散装晶体。然而，X射线衍射表明所获得的晶体不是单晶体，而是许多小角度的晶界。要将其用作外延生长的底物，有必要优化炉内的温度梯度，并使用坩埚优化润湿性，并改善结晶度。