Si,Ge化合物の酸化還元反応を利用する結晶質半導体薄膜の低温堆積

Si_2H_6,GeF_4を原料ガスを用いる熱CVDプロセスによる結晶質SiGe薄膜の作製における、希釈ガス(He,H_2,N)の効果について、成長速度、膜成長の選択性、結晶性、膜のモフォロジー、及び、電気特性に与える効果について検討した。Arを希釈ガスに用いると、HeやH_2に比べて、選択成長の起こる臨界温度がおよそ310℃付近まで70℃程度低下し、希釈ガスとしての熱物理的な特性の良く似たHeとH_2を希釈ガスに用いた場合は、臨界温度は380℃付近にあり、HeとH_2との間には相違がほとんど見られなかった。Ramanスペクトル及びX線回折の測定による評価では、He,H_2を希釈ガスに用いた場合の膜の結晶性は互いに類似しており、Nを用いた場合に比べて結晶は高いものと判断された。Dash液を用いたエッチング後の堆積膜表面のSEMによる粒界の観察では希釈ガスの違いによる結晶粒径の大きな相違は見られないものの、Nを用いた場合のエッチング速度はHe,H_2に比較して速く、また、H_2を用いた場合が最もエッチング耐性が高いことが分かった。また、GeF_4流量を変化させて、膜の組成制御を行う際の効果については、Nを希釈ガスに用いた場合は膜中へのSiの取り込みが増加し、He,H_2を用いた場合に比べて、GeF_4流量の変化に対してSi組成の制御成が改善されることがわかった。このようなNを用いた場合の特徴的な振る舞いは、平均自由行程が小さく、また、熱伝導度が小さいNによる基板近傍での熱の閉じ込め効果によるものであることが考えられた。一方、Hall測定による移動度には特に希釈ガスの違いによる値の違いは見られず、いずれの場合もp型で移動度は2〜8cm^2/Vs程度であった。

Si_2H_6,GeF_4を原料ガスを用いる熱CVDプロセスによる結晶質SiGe薄膜の作製における、希釈ガス(He,H_2,N)の効果について、成長速度、膜成長の選択性、結晶性、膜のモフォロジー、及び、電気特性に与える効果について検討した。Arを希釈ガスに用いると、HeやH_2に比べて、選択成長の起こる臨界温度がおよそ310℃付近まで70℃程度低下し、希釈ガスとしての熱物理的な特性の良く似たHeとH_2を希釈ガスに用いた場合は、臨界温度は380℃付近にあり、HeとH_2との間には相違がほとんど見られなかった。Ramanスペクトル及びX線回折の測定による評価では、He,H_2を希釈ガスに用いた場合の膜の結晶性は互いに類似しており、Nを用いた場合に比べて結晶は高いものと判断された。Dash液を用いたエッチング後の堆積膜表面のSEMによる粒界の観察では希釈ガスの違いによる結晶粒径の大きな相違は見られないものの、Nを用いた場合のエッチング速度はHe,H_2に比較して速く、また、H_2を用いた場合が最もエッチング耐性が高いことが分かった。また、GeF_4流量を変化させて、膜の組成制御を行う際の効果については、Nを希釈ガスに用いた場合は膜中へのSiの取り込みが増加し、He,H_2を用いた場合に比べて、GeF_4流量の変化に対してSi組成の制御成が改善されることがわかった。このようなNを用いた場合の特徴的な振る舞いは、平均自由行程が小さく、また、熱伝導度が小さいNによる基板近傍での熱の閉じ込め効果によるものであることが考えられた。一方、Hall測定による移動度には特に希釈ガスの違いによる値の違いは見られず、いずれの場合もp型で移動度は2〜8cm^2/Vs程度であった。