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化合物半導体の結晶成長における表面吸着層モデルの構築とヘテロ構造界面急峻化の実現

化合物半导体晶体生长表面吸附层模型的构建及陡峭异质结构界面的实现

基本信息

批准号：
08J09529
负责人：
出浦桃子
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

平成20年度の結果から,現行の観察装置では表面吸着層の速度過程解析に限界があることが明らかになったため,表面吸着層の積極的利用として,有機金属気相成長における微小領域選択成長を用いたSi基板上InGaAsの横方向成長に取り組んでいる.成長前の基板加熱条件としてキャリアガスのH_2のみの供給,As原料供給,P原料供給のそれぞれについて,成長温度までの加熱または高温加熱を比較した.H_2供給下加熱では多種多量の不純物が吸着しており,特にCの吸着によりそれらを核として各成長領域に多数のInAs核が発生していた,As原料供給下加熱では0が多量に吸着しており,InAs核発生が阻害されていた.P原料供給下では特に高温加熱の場合にC・Oの吸着がともに抑制されており,InAs核発生も良好であった.そこで成長前の基板加熱にはP原料供給下高温加熱を用いることとし,その後の多段階成長の条件を最適化することで,InGaAs結晶の幅/高さ比が通常成長の11.4±10.6から18.2±7.2に向上し,横方向成長を促進するとともに均一性を向上させることに成功した.また,核発生および連続成長におけるGa組成の影響を考察した.成長初期の核密度および核形状はInAsとGaAsの違いに起因するものであり,GaAsの方がSiとの界面エネルギーおよび核発生の臨界エネルギーが小さいために,より接触角の小さい液滴状の核が多数発生しやすい,ただし,InGaAs成長では最初に凝集したGaAsを核としてInAsが凝集して核発生するため,核の組成はInAsに近くなる.連続成長では,InAsは等方的に,GaAsは異方的に成長することが知られており,本研究におけるInGaAsの横方向成長はGaAsの成長速度の異方性が発現したものである.しかし,低V/III比の条件下ではGaAs表面のAs被覆率の低下から成長速度の異方性が見られなくなるとともに積層欠陥の一種である回転双晶が消滅することも知られており,高Ga組成InGaAsで見られた幅/高さ比の低下および双晶消滅はInGaAs表面のAs被覆率の低下が原因である.

The results of 2010 - 2011 show that the current inspection device has the limitation of analyzing the velocity process of the surface adsorption layer, and the active utilization of the surface adsorption layer. The substrate heating conditions before growth include H_2 supply,As raw material supply,P raw material supply, growth temperature heating, and high temperature heating. Heating under H_2 supply causes adsorption of various impurities, especially C adsorption, and nuclear generation of most InAs nuclei in each growth domain. As raw material supply under heating for more than 0 hours adsorption,InAs nuclear generation is inhibited.P raw material supply under heating for extra high temperature, C·O adsorption is inhibited,InAs nuclear generation is good. In order to optimize the multi-stage growth conditions, the amplitude/height ratio of InGaAs crystal was increased from 11.4±10.6 to 18.2±7.2 in the normal growth, and the uniformity was promoted in the lateral growth direction. The influence of Ga composition on nuclear development and growth was investigated. The core density and core shape in the early stage of growth are caused by the conflict between InAs and GaAs. The interface area between GaAs and Si and the critical area for nuclear formation are small. The small drop-shaped cores with contact angles are mostly formed. As InGaAs grows, the core is formed from the initially condensed GaAs core and the condensed InAs core, and the core composition is close to that of InAs. In this study, the growth rate heterogeneity of GaAs grown in the lateral direction of InGaAs has been discovered. Under the condition of low V/III ratio, the low As coverage on GaAs surface, the anisotropy of growth rate, and the low As coverage on InGaAs surface due to high Ga composition InGaAs.