Electromigration for high-temperature interface control

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本研究では、溶液成長法による高品質なSiCのバルク単結晶の育成に向け、高温界面エレクトロマイグレーションによるステップバンチングの解消の可能性を調査する。2022年度は、高温固液界面のその場観察にあたり、溶融合金表面に容易に形成する酸化膜の影響を軽減するため、加熱炉に改良を加えた。これにより、種結晶の上下動ができるため、任意のタイミングで界面を形成することができるようになった。また、電流印加用の電極をはじめ、エレクトロマイグレーションの評価に必要な装置への改良を進めている。また、エレクトロマイグレーションの効果の検証に向け、SiC基板を溶融Si系合金と接触させ、SiCが溶融合金中に溶解し平衡状態に近づく過程のその場観察を行った。n型ドーパントである窒素濃度の影響を調査した結果、窒素濃度が低い場合には貫通らせん転位を起点とする局所溶解が優先的に進行し、溶解初期段階で凹凸の激しい界面を形成することが確認された。窒素濃度が高いほど沿面方向への溶解が優先的に生じ、転位を起点とする局所溶解は生じにくくなることもわかった。本結果は、KOHエッチングによる転位評価におけるSiC結晶中窒素濃度の影響と類似しており、その理由についての考察も行った。また、2021年度には面極性の影響も明らかにしたことから、これらの評価をもって、ステップ形状の形成に及ぼす諸因子の寄与を明らかにした。これにより、エレクトロマイグレーションの評価に向けた実験条件を概ね決定することができた。