大気圧水素プラズマと固体原料を用いたIV族混晶半導体薄膜の高能率形成法の開発

开发利用大气压氢等离子体和固体原料形成IV族混晶半导体薄膜的高效方法

• 批准号: 18760235
• 负责人: 大参 宏昌
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760235/
• 关键词: 化学輸送法; 大気圧水素プラズマ; SiC; SiGe; 反応生成種; ガズ分析; 混晶半導体

IV族混晶半導体の高能率形成を行うため,各種の固体原料(Si, Ge,グラファイト, Sic焼結体)を大気圧水素プラズマ(100Torr〜760Torr)に暴露することにより,固体原料との反応により生じる生成分子種を赤外吸収分光により調査した.その結果,Si原料においては,その主たる生成水素化物は,97%以上がモノシランである事が判明し,ジシラン等は検出下限以下であった.本装置により検出されるモノシランの量は,プラズマ中への投入電力の増大と共に減少する傾向が見られた.これは,生成されたモノシランが水素分子に比較してプラズマ中では非常に分解されやすく,投入電力の増大に伴って,プラズマ中での分解反応速度が上昇するため,FTIR吸収分光を行うガスセルまで到達できない事に起因すると考えられる.一方,SiC焼結体を大気圧水素プラズマに曝露した場合,生成される水素化物は,モノシランとメタンからなることが分かった.Si-Cを結晶の単位ユニットとして持つ物質であるSiCにおいてもモノメチルシランなどを生成することなく,SiH_4およびCH_4のガス分子を生成してエッチング反応が進行する事が明らかとなった.さらに,グラファイト試料を用いた場合では,低投入電力の領域では,CH_4が主たる生成ガスであるが,投入電力を増大させることにより,C_2H_2(アセチレン)ガスの生成が確認された.以上の,生成ガス種に対する知見をふまえて,グラファイトとシリコンの2種類の固体原料を同時に設置し,SiCの合成を試みた.その結果300℃の低基盤温度にて3C-SiC微結晶薄膜の形成に成功した.またn型SiC焼結ターゲットを用いてp型Si基板上へn型微結晶3C-SiC薄膜の形成を行い,その電流電圧特性を調べた.その結果良好な整流特性が得られた.

The formation of high energy efficiency of group IV mixed crystal semiconductors is investigated by exposure of various solid raw materials (Si, Ge, Si, SiC sintered body) to high pressure water elements (100Torr ~ 760Torr), and by infrared absorption spectroscopy. As a result,Si raw material is produced in the middle of the reaction, and the main reaction product is hydrated. More than 97% of the reaction product is identified, and the reaction product is below the lower limit. The device has a tendency to increase the input power and decrease the output power. This is the reason why the absorption spectrum of water increases. On the other hand,SiC sintered body is exposed to high pressure and high humidity, and the formation of hydrated compounds is carried out.Si-C crystal units are formed. SiH_4 and CH_4 molecules are formed. In the case of low input power, the generation of CH_4 and C_2H_2 was confirmed. The above, the formation of a variety of knowledge, the formation of two kinds of solid raw materials at the same time,SiC synthesis test. As a result, the formation of 3C-SiC microcrystalline thin films at low substrate temperature of 300℃ was successful. In the process of forming n-type microcrystalline 3C-SiC thin films on p-type Si substrates, the current-voltage characteristics of sintered n-type SiC films are adjusted. Good rectification characteristics are obtained.

项目成果

大気圧水素プラズマを用いた膜製造法,精製膜製造方法及び装置

利用常压氢等离子体的膜制造方法、纯化膜制造方法及设备

• 发表时间: 2006

Preparation of Si1・xGex and SiC Compound Films by Atmospheric-pressure Plasma Enhanced Chemical Transport

大气压等离子体增强化学输运制备 Si1·xGex 和 SiC 化合物薄膜

• 发表时间: 2007
• 作者: Hiromasa OHMI;Yoshinori HAMAOKA;Daiki KAMADA;BLLroaki KAKIUCHI and Kisyohi YASUTAKE
• 通讯作者: BLLroaki KAKIUCHI and Kisyohi YASUTAKE

大気圧プラズマ化学輸送法を用いた機能薄膜の形成

利用常压等离子体化学传输法形成功能薄膜

• 发表时间: 2008
• 作者: 大泰宏昌;垣内弘章;安武潔
• 通讯作者: 安武潔