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シリコンカーバイドエピタキシャル結晶成長のモデリングとエピタキシャル膜特性向上

碳化硅外延晶体生长建模及外延薄膜性能改进

基本信息

批准号：
04F04951
负责人：
奥村元
金额：
$ 0.77万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は前年度に引き続き、縦型減圧CVD装置を用いて、Si基板上に3C-SiC結晶のヘテロエピタキシャル成長実験を行い、炭化過程及び成長初期過程の2段階成長手法を開発した。基板加熱条件、反応ガス流量、成長ガス流量比、及び成長圧力などの最適化により、積層欠陥及び双晶欠陥に由来する異常結晶密度の2桁以上の低減化を実現した。これらの実験結果と化学反応機構の計算機シミュレーション結果との対応により基板上へのSi/C原子到達比で説明可能であることを明らかにし、その結果をSiC関連国際会議(ICSCRM2005米国開催)に報告した。またJournal of Crystal Growth (Elsevier)に投稿し、査読後受理されている。次に、成長圧力の低減、および成長温度の高温化にしたがって、結晶性が改善し、また双晶密度が低減される事、さらに、反応ガスの導入量比Si/Cが0.4付近以上で結晶性が急激に改善されるが、一方、双晶密度は逆に増加することを実験から明らかにした。これらの実験結果を説明するために、化学反応機構モデルシミュレーションを行った結果、基板表面に到達するシリコン原子数と原子状水素数との比Si/Hが結晶性に相関し、また、カーボン原子数と原子状水素数との比C/Hが双晶密度に逆の相関をしていることを突き止め、さらに、導入ガス流量比Si/Cが0.4付近で基板表面に導入される原子数比Si/Hの値とC/Hの値が逆転することが明らかとなった。したがって、結晶性が良好でしかも、双晶密度も少ない成長膜を得る最適原料ガス導入比条件は0.4である結論が得られた。これらの結果を応用物理学会の秋季講演会(徳島大学)及びSiC関連研究会(京都大学)に講演発表し、さらに、Journal of Crystal Growth (Elsevier)に投稿し、査読後受理されている。

This year, compared with the previous year, the use of a three-stage pressure reduction CVD device, the development of a two-stage growth method for the 3C-SiC crystal on Si substrates, the carbonization process and the initial growth process, was introduced. Optimization of substrate heating conditions, reaction flow rate, growth flow rate ratio, and growth pressure, and reduction of abnormal crystal density above 2 mm due to buildup defects and twin defects The comparison between these practical results and the computer simulation results of the chemical reaction mechanism shows that the Si/C atomic arrival ratio on the substrate is possible. The results were reported at the SiC-related International Conference (ICSCRM2005). The Journal of Crystal Growth (Elsevier) is open for submission, review and acceptance. In addition, the decrease in growth pressure, the increase in temperature, the improvement in crystallinity, the decrease in twin density, and the increase in twin density due to the introduction of silicon closer to Si/C = 0.4 or more. The chemical reaction mechanism of Si/H crystal structure is discussed. The atomic number of Si/H crystal structure is related to the atomic number of Si/H crystal structure. Si/C = 0.4, Si/H = 0.4, Si/ The optimum conditions for the growth of films were obtained under the conditions of good crystallinity, low bicrystal density and low introduction ratio of 0.4. The results were presented at the Autumn Lecture of the Institute of Physics (Zhang Yong University) and the SiC Related Research Institute (Kyoto University), submitted to the Journal of Crystal Growth (Elsevier), and accepted after investigation.