IV族半導体薄膜へのタングステンのデルタド-ピング

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本研究では、高清浄減圧CVD法をはじめとする高性能プロセス技術を駆使してSiやGe等のIV族半導体中に金属W元素を極薄層形成することを目的とし、Si表面及び比較のためのW表面上の水素終端状態を制御し、その上にWF_6とSiH_4を交互導入することにより、Si上へのW極薄層の低温選択成長の反応機構についてRHEED、XPS、FTIR/RAS等の評価法を用いて実験的に明らかにした。まず、SiやGe表面の水素終端状態が、フッ酸処理時のフッ酸濃度、水洗時間等の処理条件、並びに高清浄雰囲気中熱処理時の温度、ガス種、冷却時間等のプロセス条件によりどう変化するか、その関係を明らかにした。これをもとに水素終端状態を制御したSi表面へのWF_6の吸着を調べ、Si表面水素、特にダイハイドライドがWF_6の吸着を抑制していることを明らかにした。また、WF_6-SiH_4反応ガス系での吸着・反応過程に関してガス交互導入法により調べ、まずWF_6により表面にWF_xが吸着し、つぎにSiH_4がその吸着WF_xに吸着すると考えられること、その際FはとSiH_yF_Z側に移動している可能性があること、さらにWFはSiH_yF_Zを脱離させる形で反応し、次のSiH_4の吸着点となると考えられることを順次明らかにしてきた。これらにより、Si表面に10^<15>cm^<-2>オーダのW原子を吸着させることができるようになり、半導体上に配置した原子オーダの金属元素の研究の路が拓かれた。