JP2002110573A - オルガノゲルマニウムクラスターを用いたシリコンーゲルマニウム合金の薄膜製造法 - Google Patents
オルガノゲルマニウムクラスターを用いたシリコンーゲルマニウム合金の薄膜製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、爆発性で、毒性の強いＳｉ及
びＧｅの水素化物ガスを用いるＣＶＤ法やＭＢＥ法によ
らずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を容易に製造
できるシリコン-ゲルマニウム合金薄膜とその製造法及
びその製造法による各種用途の製造法を提供することに
ある。 【解決手段】本発明は、オルガノゲルマニウムクラスタ
ーを有する薄膜をシリコン基体表面に形成し、非酸化雰
囲気中で好ましくは２００〜１５００℃で加熱するこ
と、又、オルガノゲルマニウムクラスターを有する薄膜
とシリコンナノクラスターを有する薄膜とを基体表面に
積層し、同じく加熱すること、又、オルガノゲルマニウ
ムクラスターとシリコンナノクラスターとの混合物の薄
膜を基体表面に形成し、同じく加熱することによりシリ
コンーゲルマニウム合金薄膜を得ることを特徴とする。
びＧｅの水素化物ガスを用いるＣＶＤ法やＭＢＥ法によ
らずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を容易に製造
できるシリコン-ゲルマニウム合金薄膜とその製造法及
びその製造法による各種用途の製造法を提供することに
ある。 【解決手段】本発明は、オルガノゲルマニウムクラスタ
ーを有する薄膜をシリコン基体表面に形成し、非酸化雰
囲気中で好ましくは２００〜１５００℃で加熱するこ
と、又、オルガノゲルマニウムクラスターを有する薄膜
とシリコンナノクラスターを有する薄膜とを基体表面に
積層し、同じく加熱すること、又、オルガノゲルマニウ
ムクラスターとシリコンナノクラスターとの混合物の薄
膜を基体表面に形成し、同じく加熱することによりシリ
コンーゲルマニウム合金薄膜を得ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オルガノゲルマニ
ウムクラスターを用いた新規なシリコンーゲルマニウム
合金薄膜とその製造法及びその製造法による各種用途の
製造法に関する。
ウムクラスターを用いた新規なシリコンーゲルマニウム
合金薄膜とその製造法及びその製造法による各種用途の
製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のシリコン半導体技術を利用しつ
つ、シリコンにはない新しい機能が実現できることか
ら、シリコン-ゲルマニウム合金に関する研究が進めら
れている。シリコン-ゲルマニウム合金は、シリコンと
ゲルマニウムとが全率固溶し任意の組成の合金を形成で
き、その組成によって光・電子物性を制御できるという
特徴を有している。
つ、シリコンにはない新しい機能が実現できることか
ら、シリコン-ゲルマニウム合金に関する研究が進めら
れている。シリコン-ゲルマニウム合金は、シリコンと
ゲルマニウムとが全率固溶し任意の組成の合金を形成で
き、その組成によって光・電子物性を制御できるという
特徴を有している。
【０００３】このような、シリコン-ゲルマニウム合金
の製造法には、従来から、化学気相成長（CVD）法や分
子線エピタキシー（MBE)法などの気相からの反応性ガス
の析出による薄膜形成反応が用いられてきた（M. B. Sc
hubertら Phil. Mag. B, 62, 59 (1990)、M. Shimaら
Appl. Phys. Lett., 71, 84 (1997) 、N. Nakayamaら
J. Non-Cryst. Solids, 227-230, 48 (1998)、J. C.
Beanら J. Vac. Sci.Technol., A2, 436 (1984)）。
の製造法には、従来から、化学気相成長（CVD）法や分
子線エピタキシー（MBE)法などの気相からの反応性ガス
の析出による薄膜形成反応が用いられてきた（M. B. Sc
hubertら Phil. Mag. B, 62, 59 (1990)、M. Shimaら
Appl. Phys. Lett., 71, 84 (1997) 、N. Nakayamaら
J. Non-Cryst. Solids, 227-230, 48 (1998)、J. C.
Beanら J. Vac. Sci.Technol., A2, 436 (1984)）。
【０００４】しかし、その製造プロセスにおいては、Si
H4およびGeH4などのシリコンおよびゲルマニウムの水素
化物ガスという爆発性かつ毒性の強い原料を用いなけれ
ばならないこと、それらのガス供給が安全管理された高
真空反応装置が必要であり装置的コストが高いことが問
題があった。
H4およびGeH4などのシリコンおよびゲルマニウムの水素
化物ガスという爆発性かつ毒性の強い原料を用いなけれ
ばならないこと、それらのガス供給が安全管理された高
真空反応装置が必要であり装置的コストが高いことが問
題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、爆発
性で、毒性の強いＳｉ及びＧｅの水素化物ガスを用いる
ＣＶＤ法やＭＢＥ法によらずにシリコン-ゲルマニウム
合金の薄膜を容易に製造できるシリコン-ゲルマニウム
合金薄膜とその製造法及びその製造法による各種用途の
製造法を提供することにある。
性で、毒性の強いＳｉ及びＧｅの水素化物ガスを用いる
ＣＶＤ法やＭＢＥ法によらずにシリコン-ゲルマニウム
合金の薄膜を容易に製造できるシリコン-ゲルマニウム
合金薄膜とその製造法及びその製造法による各種用途の
製造法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、オルガノゲル
マニウムクラスターを有する薄膜をシリコン基体表面に
形成し、非酸化雰囲気中で好ましくは２００〜１５００
℃で加熱すること；オルガノゲルマニウムクラスターを
有する薄膜とシリコンナノクラスターを有する薄膜とを
基体表面に積層し、同じく加熱すること；オルガノゲル
マニウムクラスターとシリコンナノクラスターとを有す
る混合物の薄膜を基体表面に形成し、同じく加熱するこ
とによりシリコンーゲルマニウム合金の薄膜を得ること
で課題が解決される。
マニウムクラスターを有する薄膜をシリコン基体表面に
形成し、非酸化雰囲気中で好ましくは２００〜１５００
℃で加熱すること；オルガノゲルマニウムクラスターを
有する薄膜とシリコンナノクラスターを有する薄膜とを
基体表面に積層し、同じく加熱すること；オルガノゲル
マニウムクラスターとシリコンナノクラスターとを有す
る混合物の薄膜を基体表面に形成し、同じく加熱するこ
とによりシリコンーゲルマニウム合金の薄膜を得ること
で課題が解決される。
【０００７】更に、本発明は、シリコン基体表面に形成
されたオルガノゲルマニウムクラスターを有する薄膜が
非酸化性雰囲気中で加熱され形成されたこと、又、 基
体表面に積層されたオルガノゲルマニウムクラスターを
有する薄膜とオルガノシリコンナノクラスターを有する
薄膜とが、非酸化性雰囲気中で加熱され形成されたこ
と、又、 基体表面に形成されたオルガノゲルマニウム
クラスターとオルガノシリコンナノクラスターとを有す
る混合物の薄膜が、非酸化性雰囲気中で加熱され形成さ
れたことを特徴とするシリコン-ゲルマニウム合金薄膜
にある。
されたオルガノゲルマニウムクラスターを有する薄膜が
非酸化性雰囲気中で加熱され形成されたこと、又、 基
体表面に積層されたオルガノゲルマニウムクラスターを
有する薄膜とオルガノシリコンナノクラスターを有する
薄膜とが、非酸化性雰囲気中で加熱され形成されたこ
と、又、 基体表面に形成されたオルガノゲルマニウム
クラスターとオルガノシリコンナノクラスターとを有す
る混合物の薄膜が、非酸化性雰囲気中で加熱され形成さ
れたことを特徴とするシリコン-ゲルマニウム合金薄膜
にある。
【０００８】ここで、オルガノゲルマニウムクラスター
とは、渡辺らにより第18回無機高分子研究討論会予稿
集、1999年東京で報告されている、3次元状のゲルマニ
ウム-ゲルマニウム結合の広がりを有し側鎖の有機置換
基を有する可溶性有機ゲルマニウムクラスターを指す。
とは、渡辺らにより第18回無機高分子研究討論会予稿
集、1999年東京で報告されている、3次元状のゲルマニ
ウム-ゲルマニウム結合の広がりを有し側鎖の有機置換
基を有する可溶性有機ゲルマニウムクラスターを指す。
【０００９】オルガノゲルマニウムクラスターはハロゲ
ン化ゲルマンとハロゲン化アルキルとを原料として、ア
ルカリ金属、またはアルカリ土類金属の存在下で反応合
成され、有機溶媒に可溶で式1に示す組成を有する有機
ゲルマニウム化合物が好ましい。 GexCyH2y+1 ・・・ 式1 ハロゲン化ゲルマンにはテトラハロゲン化ゲルマンを用
いる。また、テトラハロゲン化ゲルマンの一部をトリハ
ロゲン化ゲルマンまたはジハロゲン化ゲルマンに替える
ことも可能である。トリハロゲン化ゲルマンまたはジハ
ロゲン化ゲルマンを用いることにより溶解性の非常に高
いオルガノゲルマニウムクラスターを得ることができ
る。
ン化ゲルマンとハロゲン化アルキルとを原料として、ア
ルカリ金属、またはアルカリ土類金属の存在下で反応合
成され、有機溶媒に可溶で式1に示す組成を有する有機
ゲルマニウム化合物が好ましい。 GexCyH2y+1 ・・・ 式1 ハロゲン化ゲルマンにはテトラハロゲン化ゲルマンを用
いる。また、テトラハロゲン化ゲルマンの一部をトリハ
ロゲン化ゲルマンまたはジハロゲン化ゲルマンに替える
ことも可能である。トリハロゲン化ゲルマンまたはジハ
ロゲン化ゲルマンを用いることにより溶解性の非常に高
いオルガノゲルマニウムクラスターを得ることができ
る。
【００１０】トリハロゲン化ゲルマンまたはジハロゲン
化ゲルマンの使用によってオルガノゲルマニウムクラス
ターの大きさは小さくなる。従って、オルガノゲルマニ
ウムクラスターの性質を失わないためには、トリハロゲ
ン化ゲルマンの量はテトラハロゲン化ゲルマンの量を越
えないことが望ましい。また、ジハロゲン化ゲルマンに
ついてはテトラハロゲン化ゲルマンの50％以下とするの
が望ましい。得られたオルガノゲルマニウムクラスター
は炭化水素、アルコール、エーテル、芳香族溶剤、極性
溶剤など一般の有機溶剤に可溶である。
化ゲルマンの使用によってオルガノゲルマニウムクラス
ターの大きさは小さくなる。従って、オルガノゲルマニ
ウムクラスターの性質を失わないためには、トリハロゲ
ン化ゲルマンの量はテトラハロゲン化ゲルマンの量を越
えないことが望ましい。また、ジハロゲン化ゲルマンに
ついてはテトラハロゲン化ゲルマンの50％以下とするの
が望ましい。得られたオルガノゲルマニウムクラスター
は炭化水素、アルコール、エーテル、芳香族溶剤、極性
溶剤など一般の有機溶剤に可溶である。
【００１１】オルガノゲルマニウムクラスターの有機基
としては炭素数が大きいものほど溶解性の点で優れてい
ると考えられるが、有機基としてメチル基を用いた場合
でも溶解性のオルガノゲルマニウムクラスターを得るこ
とができる。従って、有機基の構造には特に制限はな
い。
としては炭素数が大きいものほど溶解性の点で優れてい
ると考えられるが、有機基としてメチル基を用いた場合
でも溶解性のオルガノゲルマニウムクラスターを得るこ
とができる。従って、有機基の構造には特に制限はな
い。
【００１２】オルガノゲルマニウムクラスターの薄膜は
適宜選択された溶剤中にオルガノゲルマニウムクラスタ
ーを溶解した溶液から、スピンコート法、ディッピング
法など湿式法による一般的な薄膜形成法で得ることがで
きる。
適宜選択された溶剤中にオルガノゲルマニウムクラスタ
ーを溶解した溶液から、スピンコート法、ディッピング
法など湿式法による一般的な薄膜形成法で得ることがで
きる。
【００１３】ここで用いるシリコン基体は結晶シリコ
ン、あるいは特開平11-14841号公報、特開平11-130867
号公報に開示されているオルガノシリコンナノクラスタ
ーを前駆体として用いた塗布法によるシリコン薄膜のい
ずれでもかまわない。
ン、あるいは特開平11-14841号公報、特開平11-130867
号公報に開示されているオルガノシリコンナノクラスタ
ーを前駆体として用いた塗布法によるシリコン薄膜のい
ずれでもかまわない。
【００１４】オルガノゲルマニウムクラスター及びオル
ガノシリコンナノクラスターは非酸化性雰囲気中の酸素
と反応しない条件下で焼成する必要がある。この場合、
真空中での焼成あるいは窒素、不活性ガス雰囲気下での
焼成のいずれでも良い。
ガノシリコンナノクラスターは非酸化性雰囲気中の酸素
と反応しない条件下で焼成する必要がある。この場合、
真空中での焼成あるいは窒素、不活性ガス雰囲気下での
焼成のいずれでも良い。
【００１５】オルガノゲルマニウムクラスターのガラス
基板上への塗布膜は、加熱処理によって200℃付近から
有機置換基の脱離が起こり、無機ゲルマニウム化の反応
が進行する。加熱温度が300℃から600℃では、アモルフ
ァス状の無機ゲルマニウムが形成される。加熱温度が70
0℃以上から結晶化が起こりはじめ、900℃では多結晶膜
となる。
基板上への塗布膜は、加熱処理によって200℃付近から
有機置換基の脱離が起こり、無機ゲルマニウム化の反応
が進行する。加熱温度が300℃から600℃では、アモルフ
ァス状の無機ゲルマニウムが形成される。加熱温度が70
0℃以上から結晶化が起こりはじめ、900℃では多結晶膜
となる。
【００１６】これに対して、結晶シリコン基板やシリコ
ン薄膜上にオルガノゲルマニウムクラスターの塗布膜を
形成し、これを加熱処理した場合には、加熱温度が400
℃付近からシリコンとゲルマニウムのアモルファス合金
の形成が起こり始め、800℃の加熱温度では結晶性のシ
リコンーゲルマニウム合金の薄膜となる。
ン薄膜上にオルガノゲルマニウムクラスターの塗布膜を
形成し、これを加熱処理した場合には、加熱温度が400
℃付近からシリコンとゲルマニウムのアモルファス合金
の形成が起こり始め、800℃の加熱温度では結晶性のシ
リコンーゲルマニウム合金の薄膜となる。
【００１７】オルガノゲルマニウムクラスターの薄膜と
オルガノシリコンナノクラスター薄膜とを基体表面に積
層し、好ましくは100-1500℃で加熱し、オルガノゲルマ
ニウムクラスターとオルガノシリコンナノクラスターの
有機置換基を同時に脱離させシリコン-ゲルマニウム合
金薄膜を作製させることもできる。
オルガノシリコンナノクラスター薄膜とを基体表面に積
層し、好ましくは100-1500℃で加熱し、オルガノゲルマ
ニウムクラスターとオルガノシリコンナノクラスターの
有機置換基を同時に脱離させシリコン-ゲルマニウム合
金薄膜を作製させることもできる。
【００１８】本発明で得られるシリコンーゲルマニウム
合金薄膜は従来のシリコントランジスターがドーパント
の濃度を高めることによりバンドギャップを狭めていた
のに対し、シリコンとゲルマニウムとが全率固溶し任意
の組成の合金を形成でき、シリコンとゲルマニウムの組
成比を変えることによりバンドギャップを連続的に制御
できる。このため、得られるシリコンーゲルマニウム合
金薄膜を用いたトランジスタはシリコンを用いたトラン
ジスタに比べ高増幅率が得られ、遮断周波数を高めるこ
とができ、集積回路に用いられるトランジスターとして
応用が可能である。
合金薄膜は従来のシリコントランジスターがドーパント
の濃度を高めることによりバンドギャップを狭めていた
のに対し、シリコンとゲルマニウムとが全率固溶し任意
の組成の合金を形成でき、シリコンとゲルマニウムの組
成比を変えることによりバンドギャップを連続的に制御
できる。このため、得られるシリコンーゲルマニウム合
金薄膜を用いたトランジスタはシリコンを用いたトラン
ジスタに比べ高増幅率が得られ、遮断周波数を高めるこ
とができ、集積回路に用いられるトランジスターとして
応用が可能である。
【００１９】また、シリコンがフォトダイオードとして
光検出器に応用されているが、1.3μm帯の光に対して感
度が無いのに対し、シリコンーゲルマニウム合金の薄膜
は1.3μm帯の光に対して感度がある。この特徴を生かし
光検出器に応用できる。
光検出器に応用されているが、1.3μm帯の光に対して感
度が無いのに対し、シリコンーゲルマニウム合金の薄膜
は1.3μm帯の光に対して感度がある。この特徴を生かし
光検出器に応用できる。
【００２０】オルガノゲルマニウムクラスターは大気下
で安定な安定な化合物であり、その塗布膜を用いたシリ
コンーゲルマニウム合金の製造法は、これまでの気相法
での製造法に比べて、プロセスのコストおよび製造時間
を低減するうえで有効なものである。
で安定な安定な化合物であり、その塗布膜を用いたシリ
コンーゲルマニウム合金の製造法は、これまでの気相法
での製造法に比べて、プロセスのコストおよび製造時間
を低減するうえで有効なものである。
【００２１】本発明は、基板上にシリコンーゲルマニウ
ム合金薄膜を形成する半導体装置の製造法において、前
記合金薄膜を前述のシリコンーゲルマニウム合金薄膜に
記載の製造法によって形成することを特徴とする。
ム合金薄膜を形成する半導体装置の製造法において、前
記合金薄膜を前述のシリコンーゲルマニウム合金薄膜に
記載の製造法によって形成することを特徴とする。
【００２２】又、本発明は、基板上にシリコンーゲルマ
ニウム合金薄膜を形成する光検出器の製造法において、
前記合金薄膜を前述の製造法によって形成することを特
徴とする。
ニウム合金薄膜を形成する光検出器の製造法において、
前記合金薄膜を前述の製造法によって形成することを特
徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】〔比較例1〕丸底フラスコに削り
状Mg金属（128mmol）を入れ、系をアルゴン雰囲気とし
て脱水テトラヒドロフラン(THF)40mlを加えた。これを1
0℃で超音波照射（40W）しながらテトラクロロゲルマン
（16mmol）を滴下し反応させた。90分後に、16mmolのn-
プロピルブロマイドを滴下し反応させ、さらに60分後に
16mmolのn-プロピルブロマイド加えた。その後、反応液
の温度を50℃としさらに2時間反応させた。この反応液
をメタノール中に滴下し、濾過により不溶分を生成物と
して得た。元素分析より、上記の反応で合成したオルガ
ノゲルマニウムクラスターの組成式は、 GeC4.35H10.15
であり、GPCにより測定した分子量および分子量分布
は、それぞれ、1900および1.16であった。
状Mg金属（128mmol）を入れ、系をアルゴン雰囲気とし
て脱水テトラヒドロフラン(THF)40mlを加えた。これを1
0℃で超音波照射（40W）しながらテトラクロロゲルマン
（16mmol）を滴下し反応させた。90分後に、16mmolのn-
プロピルブロマイドを滴下し反応させ、さらに60分後に
16mmolのn-プロピルブロマイド加えた。その後、反応液
の温度を50℃としさらに2時間反応させた。この反応液
をメタノール中に滴下し、濾過により不溶分を生成物と
して得た。元素分析より、上記の反応で合成したオルガ
ノゲルマニウムクラスターの組成式は、 GeC4.35H10.15
であり、GPCにより測定した分子量および分子量分布
は、それぞれ、1900および1.16であった。
【００２４】トルエンを溶媒として、有機置換基として
n-プロピル基を有するオルガノゲルマニウムクラスター
の20重量％溶液を調整した。この溶液を、膜厚が1.5ミ
クロンになるように回転数を調整しスピンコート法によ
り石英基板上に塗布した。その後、これを真空下（10-4
Pa）、300、500、700、900、1000℃の各温度で30分加
熱した。
n-プロピル基を有するオルガノゲルマニウムクラスター
の20重量％溶液を調整した。この溶液を、膜厚が1.5ミ
クロンになるように回転数を調整しスピンコート法によ
り石英基板上に塗布した。その後、これを真空下（10-4
Pa）、300、500、700、900、1000℃の各温度で30分加
熱した。
【００２５】図1はオルガノゲルマニウムクラスター薄
膜のラマンスペクトルスペクトルを示し、aは加熱前、b
は300℃で加熱後のものである。aのラマンスペクトルに
おいて、400cm-1より高波数側のバンドは、n-プロピル
基のC-GeおよびC-C結合の振動モードに対応するもので
あるが、ｂの300℃焼成後にはこれらがすべて消失し、2
70cm-1付近のアモルファスゲルマニウム（a-Ge）のTO
（横光学的）モードに特有なラマンバンドとなってい
る。
膜のラマンスペクトルスペクトルを示し、aは加熱前、b
は300℃で加熱後のものである。aのラマンスペクトルに
おいて、400cm-1より高波数側のバンドは、n-プロピル
基のC-GeおよびC-C結合の振動モードに対応するもので
あるが、ｂの300℃焼成後にはこれらがすべて消失し、2
70cm-1付近のアモルファスゲルマニウム（a-Ge）のTO
（横光学的）モードに特有なラマンバンドとなってい
る。
【００２６】図２は、ラマンスペクトルにおけるゲルマ
ニウムのTOモードの熱処理温度による変化を示す波数と
散乱強度との関係を示す線図である。270cm-1付近のa-G
eのバンドに加えて、700℃では、298cm-1付近に結晶性
ゲルマニウム（c-Ge）のラマンバンドの重なりが観測さ
れ、900℃および1000℃では、c-Geのみのシャープなラ
マンバンドとなった。
ニウムのTOモードの熱処理温度による変化を示す波数と
散乱強度との関係を示す線図である。270cm-1付近のa-G
eのバンドに加えて、700℃では、298cm-1付近に結晶性
ゲルマニウム（c-Ge）のラマンバンドの重なりが観測さ
れ、900℃および1000℃では、c-Geのみのシャープなラ
マンバンドとなった。
【００２７】〔実施例1〕比較例1と同様にオルガノゲル
マニウムクラスターを合成した。トルエンを溶媒とし
て、有機置換基としてn-プロピル基を有するオルガノゲ
ルマニウムクラスターの20重量％溶液を調整した。この
溶液を、膜厚が1.5ミクロンになるように回転数を調整
しスピンコート法により結晶シリコン基板上にオルガノ
ゲルマニウムクラスター薄膜を形成した。その後、これ
を真空下（10-4 Pa）、300、500、600、700、800、900
℃の各温度で30分加熱した。
マニウムクラスターを合成した。トルエンを溶媒とし
て、有機置換基としてn-プロピル基を有するオルガノゲ
ルマニウムクラスターの20重量％溶液を調整した。この
溶液を、膜厚が1.5ミクロンになるように回転数を調整
しスピンコート法により結晶シリコン基板上にオルガノ
ゲルマニウムクラスター薄膜を形成した。その後、これ
を真空下（10-4 Pa）、300、500、600、700、800、900
℃の各温度で30分加熱した。
【００２８】図3は、各温度で焼成した試料のラマンス
ペクトルを示す波数と散乱強度との関係を示す線図であ
る。300℃焼成薄膜においては、石英基板の場合と同様
に、270cm-1付近にa-GeのTOバンドが現れているが、そ
れに加えて、298cm-1付近に、c-Geのラマンバンドの重
なりが見える。これは、500℃、600℃、さらに700℃と
焼成温度を上げるにしたがって顕著となった。700℃焼
成薄膜においては、400cm-1付近に新たなラマンバンド
が観測されるが、これはシリコン-ゲルマニウム合金の
ラマンバンドに帰属されるものである。各温度で520cm
-1に現れているシャープなシグナルは、基板の結晶シリ
コン（c-Si）からのものである。
ペクトルを示す波数と散乱強度との関係を示す線図であ
る。300℃焼成薄膜においては、石英基板の場合と同様
に、270cm-1付近にa-GeのTOバンドが現れているが、そ
れに加えて、298cm-1付近に、c-Geのラマンバンドの重
なりが見える。これは、500℃、600℃、さらに700℃と
焼成温度を上げるにしたがって顕著となった。700℃焼
成薄膜においては、400cm-1付近に新たなラマンバンド
が観測されるが、これはシリコン-ゲルマニウム合金の
ラマンバンドに帰属されるものである。各温度で520cm
-1に現れているシャープなシグナルは、基板の結晶シリ
コン（c-Si）からのものである。
【００２９】シリコン-ゲルマニウム合金のラマンバン
ドは、焼成温度が800℃、900℃となるとさらに顕著とな
り、また、ラマンバンドの先鋭化は結晶性のシリコン-
ゲルマニウム合金の生成を示すものである。
ドは、焼成温度が800℃、900℃となるとさらに顕著とな
り、また、ラマンバンドの先鋭化は結晶性のシリコン-
ゲルマニウム合金の生成を示すものである。
【００３０】このように、原料としてSiH4およびGeH4な
どのシリコンおよびゲルマニウムの水素化物ガスを用い
ずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を製造すること
ができた。
どのシリコンおよびゲルマニウムの水素化物ガスを用い
ずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を製造すること
ができた。
【００３１】〔実施例2〕トルエンを溶媒として、有機
置換基としてn-プロピル基を有するオルガノゲルマニウ
ムクラスターの20重量％溶液を調整した。この溶液を、
膜厚が1.5ミクロンになるように回転数を調整しスピン
コート法により石英基板上に塗布した。その後、これを
真空下（10-4 Pa）、300℃で30分予備加熱した。この薄
膜の上に、有機置換基としてn-プロピル基を有するオル
ガノシリコンナノクラスターの20重量％トルエン溶液
を、膜厚が1.5ミクロンになるようにスピンコートし
た。
置換基としてn-プロピル基を有するオルガノゲルマニウ
ムクラスターの20重量％溶液を調整した。この溶液を、
膜厚が1.5ミクロンになるように回転数を調整しスピン
コート法により石英基板上に塗布した。その後、これを
真空下（10-4 Pa）、300℃で30分予備加熱した。この薄
膜の上に、有機置換基としてn-プロピル基を有するオル
ガノシリコンナノクラスターの20重量％トルエン溶液
を、膜厚が1.5ミクロンになるようにスピンコートし
た。
【００３２】図４は、この積層膜を真空下（10-4 P
a）、800℃および1000℃で30分焼成した試料のラマンス
ペクトルを示す波数と散乱強度との関係を示す線図であ
る。800℃においては、300、400、480、および520cm-1
付近に、それぞれ、c-Ge、シリコン-ゲルマニウム合
金、a-Si、およびc-SiのTOバンドが現れている。さらに
焼成温度を上げた1000℃においては、a-Siのバンドは消
失し、さらに結晶化が進行したシャープなc-Ge、シリコ
ン-ゲルマニウム合金、 およびc-SiのTOバンドとなって
いる。
a）、800℃および1000℃で30分焼成した試料のラマンス
ペクトルを示す波数と散乱強度との関係を示す線図であ
る。800℃においては、300、400、480、および520cm-1
付近に、それぞれ、c-Ge、シリコン-ゲルマニウム合
金、a-Si、およびc-SiのTOバンドが現れている。さらに
焼成温度を上げた1000℃においては、a-Siのバンドは消
失し、さらに結晶化が進行したシャープなc-Ge、シリコ
ン-ゲルマニウム合金、 およびc-SiのTOバンドとなって
いる。
【００３３】このように、原料としてSiH4およびGeH4な
どのシリコンおよびゲルマニウムの水素化物ガスを用い
ずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を製造すること
ができた。
どのシリコンおよびゲルマニウムの水素化物ガスを用い
ずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を製造すること
ができた。
【００３４】〔実施例3〕比較例1と同様にオルガノゲル
マニウムクラスターを合成した。このオルガノゲルマニ
ウムクラスター500mgと有機置換基としてn-プロピル基
を有するオルガノシリコンナノクラスター500mgからト
ルエンを溶媒として20重量％の混合溶液を調整した。こ
の溶液を、膜厚が1.5ミクロンになるように回転数を調
整し、スピンコート法によりn-型シリコン基板上に、こ
の溶液をスピンコートした。これを、真空下、600℃で1
時間加熱処理し、シリコン-ゲルマニウム合金薄膜を得
た。
マニウムクラスターを合成した。このオルガノゲルマニ
ウムクラスター500mgと有機置換基としてn-プロピル基
を有するオルガノシリコンナノクラスター500mgからト
ルエンを溶媒として20重量％の混合溶液を調整した。こ
の溶液を、膜厚が1.5ミクロンになるように回転数を調
整し、スピンコート法によりn-型シリコン基板上に、こ
の溶液をスピンコートした。これを、真空下、600℃で1
時間加熱処理し、シリコン-ゲルマニウム合金薄膜を得
た。
【００３５】図5は、オルガノゲルマニウムクラスター
とオルガノシリコンナノクラスター薄膜のラマンスペク
トルスペクトルを示す波数と散乱強度との関係を示す線
図である。図5中、aは加熱前、bは300℃で加熱後のもの
である。aのラマンスペクトルにおいて、400cm-1より高
波数側のバンドは、n-プロピル基のC-Ge、C-Si、及びC-
C結合の振動モードに対応するものであるが、ｂの300℃
焼成後にはこれらがすべて消失し、270cm-1付近のa-G
e、480cm-1付近のa-SiのTO（横光学的）モードに特有な
ラマンバンド及び400cm-1付近にシリコン-ゲルマニウム
合金のラマンバンドに帰属されるシグナルが現われてい
る。
とオルガノシリコンナノクラスター薄膜のラマンスペク
トルスペクトルを示す波数と散乱強度との関係を示す線
図である。図5中、aは加熱前、bは300℃で加熱後のもの
である。aのラマンスペクトルにおいて、400cm-1より高
波数側のバンドは、n-プロピル基のC-Ge、C-Si、及びC-
C結合の振動モードに対応するものであるが、ｂの300℃
焼成後にはこれらがすべて消失し、270cm-1付近のa-G
e、480cm-1付近のa-SiのTO（横光学的）モードに特有な
ラマンバンド及び400cm-1付近にシリコン-ゲルマニウム
合金のラマンバンドに帰属されるシグナルが現われてい
る。
【００３６】このように、原料としてSiH4およびGeH4な
どのシリコンおよびゲルマニウムの水素化物ガスを用い
ずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を製造すること
ができた。
どのシリコンおよびゲルマニウムの水素化物ガスを用い
ずにシリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を製造すること
ができた。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、爆発性で、毒性の強い
Ｓｉ及びＧｅの水素化物ガスを用いるＣＶＤ法やＭＢＥ
法によらずにオルガノゲルマニウムクラスターを用いて
シリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を容易に製造できる
顕著な効果が得られるものである。更に、得られたシリ
コンーゲルマニウム合金薄膜を用いたトランジスタはシ
リコンを用いたトランジスタに比べ高増幅率が得られ、
遮断周波数を高めることができ、集積回路に用いられる
トランジスターとして応用が可能である。
Ｓｉ及びＧｅの水素化物ガスを用いるＣＶＤ法やＭＢＥ
法によらずにオルガノゲルマニウムクラスターを用いて
シリコン-ゲルマニウム合金の薄膜を容易に製造できる
顕著な効果が得られるものである。更に、得られたシリ
コンーゲルマニウム合金薄膜を用いたトランジスタはシ
リコンを用いたトランジスタに比べ高増幅率が得られ、
遮断周波数を高めることができ、集積回路に用いられる
トランジスターとして応用が可能である。
【００３８】また、シリコンがフォトダイオードとして
シリコンーゲルマニウム合金の薄膜は1.3μm帯の光に対
して高い感度を有する光検出器に応用できる。
シリコンーゲルマニウム合金の薄膜は1.3μm帯の光に対
して高い感度を有する光検出器に応用できる。
【図1】オルガノゲルマニウムクラスター薄膜を石英基
板上で焼成した試料のラマンスペクトル線図。
板上で焼成した試料のラマンスペクトル線図。
【図2】オルガノゲルマニウムクラスター薄膜を石英基
板上で焼成した試料のラマンスペクトル線図。
板上で焼成した試料のラマンスペクトル線図。
【図3】オルガノゲルマニウムクラスター薄膜をシリコ
ン基板上で焼成した試料のラマンスペクトル線図。
ン基板上で焼成した試料のラマンスペクトル線図。
【図4】オルガノゲルマニウムクラスター薄膜とオルガ
ノシリコンナノクラスター薄膜を積層し、焼成した試料
のラマンスペクトル線図。
ノシリコンナノクラスター薄膜を積層し、焼成した試料
のラマンスペクトル線図。
【図5】オルガノゲルマニウムクラスターとオルガノシ
リコンナノクラスターの薄膜を石英基板上で焼成した試
料のラマンスペクトル線図。
リコンナノクラスターの薄膜を石英基板上で焼成した試
料のラマンスペクトル線図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 明 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地 川 内住宅３−203 Ｆターム(参考） 5F053 AA50 DD20 FF01 HH04 HH05 RR20 5F088 AA01 AB02 CB05
Claims (8)
- 【請求項１】オルガノゲルマニウムクラスターを有する
薄膜をシリコン基体表面に形成し、非酸化性雰囲気中で
加熱することを特徴とするシリコン-ゲルマニウム合金
薄膜の製造法。 - 【請求項２】オルガノゲルマニウムクラスターを有する
薄膜とオルガノシリコンナノクラスターを有する薄膜と
を基体表面に積層し、非酸化性雰囲気中で加熱すること
を特徴とするシリコン-ゲルマニウム合金薄膜の製造
法。 - 【請求項３】オルガノゲルマニウムクラスターとオルガ
ノシリコンナノクラスターとを有する混合物の薄膜を基
体表面に形成し、非酸化性雰囲気中で加熱することを特
徴とするシリコン-ゲルマニウム合金薄膜の製造法。 - 【請求項４】基板上にシリコンーゲルマニウム合金薄膜
を形成する半導体装置の製造法において、前記合金薄膜
を請求項１〜３のいずれかに記載の製造法によって形成
することを特徴とする半導体装置の製造法。 - 【請求項５】基板上にシリコンーゲルマニウム合金薄膜
を形成する光検出器の製造法において、前記合金薄膜を
請求項１〜３のいずれかに記載の製造法によって形成す
ることを特徴とする光検出器の製造法。 - 【請求項６】シリコン基体表面に形成されたオルガノゲ
ルマニウムクラスターを有する薄膜が、非酸化性雰囲気
中で加熱され形成されたことを特徴とするシリコン-ゲ
ルマニウム合金薄膜。 - 【請求項７】基体表面に積層されたオルガノゲルマニウ
ムクラスターを有する薄膜とオルガノシリコンナノクラ
スターを有する薄膜とが、非酸化性雰囲気中で加熱され
形成されたことを特徴とするシリコン-ゲルマニウム合
金薄膜。 - 【請求項８】基体表面に形成されたオルガノゲルマニウ
ムクラスターとオルガノシリコンナノクラスターとを有
する混合物の薄膜が、非酸化性雰囲気中で加熱され形成
されたことを特徴とするシリコン-ゲルマニウム合金薄
膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000300655A JP2002110573A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | オルガノゲルマニウムクラスターを用いたシリコンーゲルマニウム合金の薄膜製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000300655A JP2002110573A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | オルガノゲルマニウムクラスターを用いたシリコンーゲルマニウム合金の薄膜製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002110573A true JP2002110573A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18782302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000300655A Withdrawn JP2002110573A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | オルガノゲルマニウムクラスターを用いたシリコンーゲルマニウム合金の薄膜製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002110573A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7075708B2 (en) * | 2002-01-29 | 2006-07-11 | Luxpert Technologies Co., Ltd. | Top-pumped waveguide amplifier |
| US7078276B1 (en) | 2003-01-08 | 2006-07-18 | Kovio, Inc. | Nanoparticles and method for making the same |
| JP2012059871A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Tohoku Univ | シリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000300655A patent/JP2002110573A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7075708B2 (en) * | 2002-01-29 | 2006-07-11 | Luxpert Technologies Co., Ltd. | Top-pumped waveguide amplifier |
| US7078276B1 (en) | 2003-01-08 | 2006-07-18 | Kovio, Inc. | Nanoparticles and method for making the same |
| US7259100B2 (en) | 2003-01-08 | 2007-08-21 | Kovio, Inc. | Nanoparticles and method for making the same |
| US7259101B2 (en) | 2003-01-08 | 2007-08-21 | Kovio, Inc. | Nanoparticles and method for making the same |
| JP2012059871A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Tohoku Univ | シリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040803 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070216 |