JP2003026497A - 鉄シリサイド結晶の製造方法 - Google Patents
鉄シリサイド結晶の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】鉄シリサイド結晶成長相の組成不均―という従
来の問題点を解決し、組成の均―なβ−鉄シリサイド
（ＦｅＳｉ２）結晶相を得ることができる鉄シリサイド
結晶の製造方法を提供すること。 【解決手段】鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリサ
イド結晶の製造方法であって、鉄の原料として融点が６
０℃以下である有機鉄化合物を用いることを特徴とす
る。鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリサイド結晶
の製造方法であって、鉄の原料としてビスメチルシクロ
ペンタジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４） ２）を用い
ることを特徴とする。
来の問題点を解決し、組成の均―なβ−鉄シリサイド
（ＦｅＳｉ２）結晶相を得ることができる鉄シリサイド
結晶の製造方法を提供すること。 【解決手段】鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリサ
イド結晶の製造方法であって、鉄の原料として融点が６
０℃以下である有機鉄化合物を用いることを特徴とす
る。鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリサイド結晶
の製造方法であって、鉄の原料としてビスメチルシクロ
ペンタジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４） ２）を用い
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直接遷移型の「環境半
導体」の代表であるべ―タ鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ
２）の高品質な製造方法に関するものである。
導体」の代表であるべ―タ鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ
２）の高品質な製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】「環境半導体」とは、シリコンや鉄のよ
うに資源的に豊富に存在する元素からなり、毒性が少な
く、生体への適合性が高く、生産から廃棄までの過程で
環境への負荷が小さく、回収・再利用が容易な半導体材
料を総称するものであり、シリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）、カルシウムシリサイド（Ｃａ２Ｓｉ）、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）等が該当する。
うに資源的に豊富に存在する元素からなり、毒性が少な
く、生体への適合性が高く、生産から廃棄までの過程で
環境への負荷が小さく、回収・再利用が容易な半導体材
料を総称するものであり、シリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）、カルシウムシリサイド（Ｃａ２Ｓｉ）、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）等が該当する。
【０００３】このうち、β−ＦｅＳｉ２は、次のような
数多くの特徴を有することから、「環境半導体」の代表
格的な存在となっている。
数多くの特徴を有することから、「環境半導体」の代表
格的な存在となっている。
【０００４】歪んだ蛍石（ＣａＦ２）結晶構造をと
り、Ｓｉ基板との格子不整合はほとんど存在せず、安価
なＳｉ基板上へのβ−ＦｅＳｉ２の薄膜形成が可能であ
ること。 約０．８５ｅＶのバンドギャップを有する直接遷移型
半導体であり光通信波長（１・５５μｍ）に適合するこ
と。 屈折率（５．６）は、Ｓｉの屈折率（３．５）より大
きいため、Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２／Ｓｉダブルヘテロ構
造を持つ光導波路や光共振器が容易に形成できる可能性
があること。 高い光吸収係数（≧１０５ｃｍ−１）を有するため、
高効率薄膜太陽電池（理論値２３％）の製作が可能にな
ること。 Ｓｉ基板との格子整合が良好なことから、モノリシッ
クなＳｉ基板上の多機能デバイスの実現が可能であるこ
と。 高い温度領域（７００℃〜９００℃）で高いＳｅｅｂ
ｅｃｋ効果を示し、焼却炉や自動車エンジンの廃熱を利
用した高効率熱電変換素子用材料として応用が期待され
ること。
り、Ｓｉ基板との格子不整合はほとんど存在せず、安価
なＳｉ基板上へのβ−ＦｅＳｉ２の薄膜形成が可能であ
ること。 約０．８５ｅＶのバンドギャップを有する直接遷移型
半導体であり光通信波長（１・５５μｍ）に適合するこ
と。 屈折率（５．６）は、Ｓｉの屈折率（３．５）より大
きいため、Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２／Ｓｉダブルヘテロ構
造を持つ光導波路や光共振器が容易に形成できる可能性
があること。 高い光吸収係数（≧１０５ｃｍ−１）を有するため、
高効率薄膜太陽電池（理論値２３％）の製作が可能にな
ること。 Ｓｉ基板との格子整合が良好なことから、モノリシッ
クなＳｉ基板上の多機能デバイスの実現が可能であるこ
と。 高い温度領域（７００℃〜９００℃）で高いＳｅｅｂ
ｅｃｋ効果を示し、焼却炉や自動車エンジンの廃熱を利
用した高効率熱電変換素子用材料として応用が期待され
ること。
【０００５】このβ−ＦｅＳｉ２薄膜の製造方法とし
て、 ・イオンビーム合成法（Ｓｉ基板にＦｅをイオン注入） ・レーザアブレーション法（ターゲットにレーザ照射） ・電子ビーム蒸着法（Ｓｉ基板にＦｅを蒸着） などが試みられている。
て、 ・イオンビーム合成法（Ｓｉ基板にＦｅをイオン注入） ・レーザアブレーション法（ターゲットにレーザ照射） ・電子ビーム蒸着法（Ｓｉ基板にＦｅを蒸着） などが試みられている。
【０００６】通常、原子的尺度で平坦なシリサイド／Ｓ
ｉ界面を有する高品質単結晶エピタキシヤル薄膜を成長
させるには、基板の表面状態および成長条件の精密制御
が必要である。その理由の―つに、シリサイドには組成
比の異なる多くの相が存在することが挙げられる。たと
えば、鉄とシリコンの場合、β相以外に、σ相、γ相、
およびε相が良く知られている。しかるに上述した３つ
の製造方法ではいずれも任意の相を選択してエピタキシ
ャル成長させることは一般に困難である。
ｉ界面を有する高品質単結晶エピタキシヤル薄膜を成長
させるには、基板の表面状態および成長条件の精密制御
が必要である。その理由の―つに、シリサイドには組成
比の異なる多くの相が存在することが挙げられる。たと
えば、鉄とシリコンの場合、β相以外に、σ相、γ相、
およびε相が良く知られている。しかるに上述した３つ
の製造方法ではいずれも任意の相を選択してエピタキシ
ャル成長させることは一般に困難である。
【０００７】最近、このエピタキシヤル層の組成を制御
した製造方法として、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法によるβ−ＦｅＳｉ２薄膜の成長が試みられている。
この場合、用いられている鉄の原料は、ビスシクロペン
タジェニル鉄（Ｆｅ（Ｃ２Ｈ ５）２）（通称、フェロセ
ン）という材料が―般的である。
した製造方法として、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法によるβ−ＦｅＳｉ２薄膜の成長が試みられている。
この場合、用いられている鉄の原料は、ビスシクロペン
タジェニル鉄（Ｆｅ（Ｃ２Ｈ ５）２）（通称、フェロセ
ン）という材料が―般的である。
【０００８】通常、ＭＯＣＶＤ法では、原料を充填した
容器（バブラー）を、その原料の蒸気圧を制御するため
に、バブラーの温度を―定に保持する恒温槽内に設置
し、原料と相互反応しないガス（キヤリアガス：―般に
は水素が用いられる。）をバブラー内に導入・通過させ
る。これにより、原料ガスを反応室へ供給し、反応室内
において熱分解させて基板上に積層させている。
容器（バブラー）を、その原料の蒸気圧を制御するため
に、バブラーの温度を―定に保持する恒温槽内に設置
し、原料と相互反応しないガス（キヤリアガス：―般に
は水素が用いられる。）をバブラー内に導入・通過させ
る。これにより、原料ガスを反応室へ供給し、反応室内
において熱分解させて基板上に積層させている。
【０００９】しかるに、ＭＯＣＶＤ法によりβ−ＦｅＳ
ｉ２薄膜を成長させた場合、成長させたβ− ＦｅＳｉ
２薄膜の組成を調べるとその組成にバラツキが生じると
いう問題がある。すなわち、鉄シリサイド結晶の固相組
成がふらつき、組成の均一なβ−鉄シリサイド（β−Ｆ
ｅＳｉ２）結晶相を得ることができないという問題があ
る。
ｉ２薄膜を成長させた場合、成長させたβ− ＦｅＳｉ
２薄膜の組成を調べるとその組成にバラツキが生じると
いう問題がある。すなわち、鉄シリサイド結晶の固相組
成がふらつき、組成の均一なβ−鉄シリサイド（β−Ｆ
ｅＳｉ２）結晶相を得ることができないという問題があ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄シリサイ
ド結晶成長相の組成不均―という従来の問題点を解決
し、組成の均―なβ−鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）
結晶相を得ることができる鉄シリサイド結晶の製造方法
を提供することを目的とする。
ド結晶成長相の組成不均―という従来の問題点を解決
し、組成の均―なβ−鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）
結晶相を得ることができる鉄シリサイド結晶の製造方法
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄シリサイド結
晶の製造方法は、鉄とシリサイドとの化合物である鉄シ
リサイド結晶の製造方法であって、鉄の原料として融点
が６０℃以下である有機鉄化合物を用いることを特徴と
する。
晶の製造方法は、鉄とシリサイドとの化合物である鉄シ
リサイド結晶の製造方法であって、鉄の原料として融点
が６０℃以下である有機鉄化合物を用いることを特徴と
する。
【００１２】本発明の鉄シリサイド結晶の製造方法は、
鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリサイド結晶の製
造方法であって、鉄の原料としてビスメチルシクロペン
タジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）を用いるこ
とを特徴とする。
鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリサイド結晶の製
造方法であって、鉄の原料としてビスメチルシクロペン
タジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）を用いるこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】以下に本発明の作用を本発明をなすに際して得
た知見とともに説明する．
た知見とともに説明する．
【００１４】本発明者は、鉄シリサイド結晶の組成が変
化し、均一組成のβ−ＦｅＳｉ２の薄膜が得られない原
因を鋭意探求した。
化し、均一組成のβ−ＦｅＳｉ２の薄膜が得られない原
因を鋭意探求した。
【００１５】まず、従来の鉄シリサイド結晶の製造方法
の根本的見直しを図った。
の根本的見直しを図った。
【００１６】従来のＭＯＣＶＤ法の場合、原料の蒸気圧
を制御するための恒温槽温度および反応室までの配管等
の温度はせいぜい６０℃〜７０℃以下である。７０℃以
下とすることにより原料の凝着を防止する。また、７０
℃を超えると、配管の内表面に付着している水分が表面
から離脱し、原料ガスに混入したり原料ガスと反応し不
純物の発生を招く。また、例えば，配管同士の接合部あ
るいは配管と反応室との接合部に存在するパッキング
（通常ガスを大量に放出する有機物からなる）等からも
不純物ガスの放出を招くからである。ところで、フェロ
センは、融点が１７３℃と高いため、固体状態でその蒸
気圧制御を受けることになる。原料が固体の場合、その
原料の取り出し量（反応室へ供給されるキャリアガス中
の原料濃度）は不安定になると考えられる。
を制御するための恒温槽温度および反応室までの配管等
の温度はせいぜい６０℃〜７０℃以下である。７０℃以
下とすることにより原料の凝着を防止する。また、７０
℃を超えると、配管の内表面に付着している水分が表面
から離脱し、原料ガスに混入したり原料ガスと反応し不
純物の発生を招く。また、例えば，配管同士の接合部あ
るいは配管と反応室との接合部に存在するパッキング
（通常ガスを大量に放出する有機物からなる）等からも
不純物ガスの放出を招くからである。ところで、フェロ
センは、融点が１７３℃と高いため、固体状態でその蒸
気圧制御を受けることになる。原料が固体の場合、その
原料の取り出し量（反応室へ供給されるキャリアガス中
の原料濃度）は不安定になると考えられる。
【００１７】なぜならば、バブラー内原料の表面積が時
間（使用量）とともに変化し、バブラー内での平衡蒸気
圧達成までの時間が変化していくためであると考えられ
る。
間（使用量）とともに変化し、バブラー内での平衡蒸気
圧達成までの時間が変化していくためであると考えられ
る。
【００１８】したがってＭＯＣＶＤ法によって成長させ
た鉄シリサイド結晶の組成が変化し、均―組成のβ−Ｆ
ｅＳｉ２薄膜の成長、すなわち薄膜の高品質化が困難に
なってしまうのではないかと推測した。
た鉄シリサイド結晶の組成が変化し、均―組成のβ−Ｆ
ｅＳｉ２薄膜の成長、すなわち薄膜の高品質化が困難に
なってしまうのではないかと推測した。
【００１９】そこで、実際に、従来の鉄原料であるフェ
ロセンにつき水素ガスをキャリアガスとして用い、ガス
クロマトグラフィ分析によってフェロセンの取り出し量
の経時変化を調べたところ、図１に示すような結果とな
った。なお、キャリアガスである水素ガスの流量は３０
ｃｃ／分である。
ロセンにつき水素ガスをキャリアガスとして用い、ガス
クロマトグラフィ分析によってフェロセンの取り出し量
の経時変化を調べたところ、図１に示すような結果とな
った。なお、キャリアガスである水素ガスの流量は３０
ｃｃ／分である。
【００２０】図１では、所望とするフェロセンの取り出
し量を１．０と規格化して各測定時間におけるフェロセ
ン量を比較してプロットしたものである。図１からわか
るように、設定量に対して、±２０％の変動が存在する
ことがわかる。この変動が、鉄シリサイド結晶の固相組
成のふらつきの原因となっているのであろうとの知見を
本発明者は得た。
し量を１．０と規格化して各測定時間におけるフェロセ
ン量を比較してプロットしたものである。図１からわか
るように、設定量に対して、±２０％の変動が存在する
ことがわかる。この変動が、鉄シリサイド結晶の固相組
成のふらつきの原因となっているのであろうとの知見を
本発明者は得た。
【００２１】また、図２には、フェロセンの入ったバブ
ラー容器温度を―定にした状態（すなわちフェロセン蒸
気圧を―定に保特）で、フェロセンのキャリアガスであ
る水素の流量を変化させた時のフェロセン取り出し量の
変化を示している。なお、各水素キヤリアガス流量で３
回測定した。
ラー容器温度を―定にした状態（すなわちフェロセン蒸
気圧を―定に保特）で、フェロセンのキャリアガスであ
る水素の流量を変化させた時のフェロセン取り出し量の
変化を示している。なお、各水素キヤリアガス流量で３
回測定した。
【００２２】図２から、キヤリアガス流量が増加してい
き、流量が５０ｃｃ／分以上では、各流量でのばらつき
（約±２０％）を保持したまま全体的にフェロセン取り
出し量が減少していくことがわかる。この事実も、鉄シ
リサイド結晶の固相組成制御を困難にしており、フェロ
センを用いて成長させた鉄シリサイド結晶の組成変動が
２割から３割に達する原因になっているのであろうとの
知見を得た。
き、流量が５０ｃｃ／分以上では、各流量でのばらつき
（約±２０％）を保持したまま全体的にフェロセン取り
出し量が減少していくことがわかる。この事実も、鉄シ
リサイド結晶の固相組成制御を困難にしており、フェロ
センを用いて成長させた鉄シリサイド結晶の組成変動が
２割から３割に達する原因になっているのであろうとの
知見を得た。
【００２３】上記知見に基づき、取り出し量の変動を少
なくし，また、キャリアガスの流量を増加しても取り出
し量の減少を招くことのなきようするための手段を鋭意
探求した。その結果、鉄材料として、液体状態のものを
使用すれば、取り出し量の変動が少なくなり，また、キ
ャリアガスの流量を増加しても引き出し量の減少もなく
なり、ひいては固相組成のばらつきを少なくすることが
できるのではないかとの着想を得た。
なくし，また、キャリアガスの流量を増加しても取り出
し量の減少を招くことのなきようするための手段を鋭意
探求した。その結果、鉄材料として、液体状態のものを
使用すれば、取り出し量の変動が少なくなり，また、キ
ャリアガスの流量を増加しても引き出し量の減少もなく
なり、ひいては固相組成のばらつきを少なくすることが
できるのではないかとの着想を得た。
【００２４】上記知見及び着想に基づき、本発明者は従
来の鉄原料であるフェロセンに代わる新しい鉄原料とし
てビスメチルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ
５Ｈ ４）２）を見出し、本原料の物性を調べたところ、
融点が約４０℃であり、通常のＭＯＣＶＤ装置において
充分に液体状態にて使用可能であることが判明した。す
なわち、鉄原料が液体であれば、円筒状バブラー内の液
面面積が常に―定であるので、バブラー内蒸気圧を―定
に保持することが容易であり、結果として当該原料の取
り出し流量が安定することを意味している。ひいては、
鉄シリサイドにおける固相組成を均一化することができ
る。
来の鉄原料であるフェロセンに代わる新しい鉄原料とし
てビスメチルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ
５Ｈ ４）２）を見出し、本原料の物性を調べたところ、
融点が約４０℃であり、通常のＭＯＣＶＤ装置において
充分に液体状態にて使用可能であることが判明した。す
なわち、鉄原料が液体であれば、円筒状バブラー内の液
面面積が常に―定であるので、バブラー内蒸気圧を―定
に保持することが容易であり、結果として当該原料の取
り出し流量が安定することを意味している。ひいては、
鉄シリサイドにおける固相組成を均一化することができ
る。
【００２５】結局、鉄シリサイドイ化合物は、その組成
・結晶構造により複数の相が存在し、それぞれの相によ
って、物性値が大きく異なる。また、同―の鉄シリサイ
ド相においても、わずかなマクロ的・ミクロ的な組成の
変動によって、本来の物性値を示さないという問題があ
る。そのため、従来技術の前記３法の作製法に比較して
組成制御が容易な気相成長法であるＭＯＣＶＤ法による
鉄シリサイドの作製法の検討が試みられているが、その
場合に―般的に用いられる鉄原料が融点の高いフェロセ
ンという物質であり、その使用時には固体ソースである
ため、その取り出し流量が不安定となり、所望とする均
―な鉄シリサイド結晶組成の実現が困難となる。
・結晶構造により複数の相が存在し、それぞれの相によ
って、物性値が大きく異なる。また、同―の鉄シリサイ
ド相においても、わずかなマクロ的・ミクロ的な組成の
変動によって、本来の物性値を示さないという問題があ
る。そのため、従来技術の前記３法の作製法に比較して
組成制御が容易な気相成長法であるＭＯＣＶＤ法による
鉄シリサイドの作製法の検討が試みられているが、その
場合に―般的に用いられる鉄原料が融点の高いフェロセ
ンという物質であり、その使用時には固体ソースである
ため、その取り出し流量が不安定となり、所望とする均
―な鉄シリサイド結晶組成の実現が困難となる。
【００２６】一方、液体ソースとして使用可能なビスメ
チルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）
２）を鉄原料として用いることにより、常に―定の取り
出し流量が実現されるため、所望とする均―組成の鉄シ
リサイドが容易に得られる。
チルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）
２）を鉄原料として用いることにより、常に―定の取り
出し流量が実現されるため、所望とする均―組成の鉄シ
リサイドが容易に得られる。
【００２７】また、キャリアガスの流量を５０ｃｃ／分
以上に増加させた場合であったも取り出し量の減少は生
じない。従って、キャリアガスの流量を増加することが
でき、ひいては、成膜速度を速くすることが可能ともな
る。
以上に増加させた場合であったも取り出し量の減少は生
じない。従って、キャリアガスの流量を増加することが
でき、ひいては、成膜速度を速くすることが可能ともな
る。
【００２８】本発明では、融点が６０℃以下である有機
鉄化合物を用いることにより、原料の配管内での凝着を
防止し、不純物の混入の極めて少ない鉄シリサイド結晶
を得ることができる。すなわち、原料ガスを恒温槽から
反応室に導入するまでの配管中における原料ガスの凝着
を防止するためには、配管を恒温槽よりも高い温度に加
熱する必要がある。しかし、加熱温度を７０℃以上に高
くすると、配管の内表面に付着している水分が表面から
離脱し、原料ガスに混入したり原料ガスと反応し不純物
の発生を招く。また、例えば，配管同士の接合部あるい
は配管と反応室との接合部に存在するパッキング（通常
ガスを大量に放出する有機物からなる）等からも不純物
ガスの放出を招く。
鉄化合物を用いることにより、原料の配管内での凝着を
防止し、不純物の混入の極めて少ない鉄シリサイド結晶
を得ることができる。すなわち、原料ガスを恒温槽から
反応室に導入するまでの配管中における原料ガスの凝着
を防止するためには、配管を恒温槽よりも高い温度に加
熱する必要がある。しかし、加熱温度を７０℃以上に高
くすると、配管の内表面に付着している水分が表面から
離脱し、原料ガスに混入したり原料ガスと反応し不純物
の発生を招く。また、例えば，配管同士の接合部あるい
は配管と反応室との接合部に存在するパッキング（通常
ガスを大量に放出する有機物からなる）等からも不純物
ガスの放出を招く。
【００２９】従って，融点が６０℃以下である有機鉄化
合物を用いれば、恒温槽の温度は６０℃より少し高い温
度（５℃くらい）に設定すれば原料を液体状態とするこ
とができ、また、配管も恒温槽より高い温度（例えば５
℃くらい）に設定すれば凝着も起こらない。この場合、
配管の温度は、７０℃近辺に設定することになるため、
配管の内表面あるいはパッキングなどからの不純物の混
入をも防止することができる。
合物を用いれば、恒温槽の温度は６０℃より少し高い温
度（５℃くらい）に設定すれば原料を液体状態とするこ
とができ、また、配管も恒温槽より高い温度（例えば５
℃くらい）に設定すれば凝着も起こらない。この場合、
配管の温度は、７０℃近辺に設定することになるため、
配管の内表面あるいはパッキングなどからの不純物の混
入をも防止することができる。
【００３０】なお、鉄原材料の融点は低いほど配管の温
度も低くできるため好ましい。
度も低くできるため好ましい。
【００３１】配管の温度を高くとも７０℃以下に設定す
ることができ、配管からの不純物の混入を防止すること
ができる。
ることができ、配管からの不純物の混入を防止すること
ができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明では、鉄の原材料として、
融点が６０℃以下の有機鉄化合物を使用する。
融点が６０℃以下の有機鉄化合物を使用する。
【００３３】融点が６０℃以下である有機鉄化合物とし
ては、例えばビスメチルシクロペンタジエニル鉄（Ｆｅ
（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）が好適である。これ以外の原料
も適宜、化学合成により作成すればよい。
ては、例えばビスメチルシクロペンタジエニル鉄（Ｆｅ
（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）が好適である。これ以外の原料
も適宜、化学合成により作成すればよい。
【００３４】シリコン原料としてはハイドライド系シリ
コン化合物を用いることが好ましい。ハイドライド系シ
リコン化合物を用いた場合には、熱分解特性が良好で、
高純度化が容易であるという点で有利である。
コン化合物を用いることが好ましい。ハイドライド系シ
リコン化合物を用いた場合には、熱分解特性が良好で、
高純度化が容易であるという点で有利である。
【００３５】また、成膜に際しては，例えば，有機金属
気相成長法やＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）が用
いられる。有機金属気相成長法が量産性に優れるなどの
点から好ましい。
気相成長法やＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）が用
いられる。有機金属気相成長法が量産性に優れるなどの
点から好ましい。
【００３６】キャリアガスとしては、例えば水素ガス、
アルゴンその他の不活性ガスが好適に用いられる。
アルゴンその他の不活性ガスが好適に用いられる。
【００３７】キャリアガスの流量を５０ｃｃ／分以上と
した場合であっても、固相組成の変動は少ない。従っ
て、５０ｃｃ／分以上とすることが成膜速度を速くする
上で好ましい。
した場合であっても、固相組成の変動は少ない。従っ
て、５０ｃｃ／分以上とすることが成膜速度を速くする
上で好ましい。
【００３８】
【実施例】（実施例１）図３は、本発明の実施例を説明
する図であって、１はＳＵＳ３１６ＬなどのＳＵＳ製配
管、２はキャリアガスである水素の流量を精密に制御す
るためのマスフローコントロー（ＭＦＣ）、３はビスメ
チルシクロペンタジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）
２）が収納されるＳＵＳ製バブラー、４は鉄原料の融点
以下の温度（本例では４５℃）に保持された恒温槽、５
はＳＵＳ製配管を５０℃程度に保温するためのヒータ、
６は反応室、７は鉄シリサイド結晶を積層させるための
（１００）シリコン基板、８は加熱機構を有するサセプ
ター、９はシランガスが入ったボンベ、１０はシランガ
スの流量制御に用いるマスフローコントローラ、１１は
ロータリーポンプである。
する図であって、１はＳＵＳ３１６ＬなどのＳＵＳ製配
管、２はキャリアガスである水素の流量を精密に制御す
るためのマスフローコントロー（ＭＦＣ）、３はビスメ
チルシクロペンタジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）
２）が収納されるＳＵＳ製バブラー、４は鉄原料の融点
以下の温度（本例では４５℃）に保持された恒温槽、５
はＳＵＳ製配管を５０℃程度に保温するためのヒータ、
６は反応室、７は鉄シリサイド結晶を積層させるための
（１００）シリコン基板、８は加熱機構を有するサセプ
ター、９はシランガスが入ったボンベ、１０はシランガ
スの流量制御に用いるマスフローコントローラ、１１は
ロータリーポンプである。
【００３９】このような構成の気相成長装置において、
鉄原料として液体状態のビスメチルシクロペンタジェニ
ル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）を用いていることか
ら、水素キヤリアガスによるビスメチルシクロペンタジ
ェニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）の取り出し量が
安定かつ―定に制御された。なお、本例では、キャリア
ガスである水素ガスの流量は、１００ｃｃ／分とした。
鉄原料として液体状態のビスメチルシクロペンタジェニ
ル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）を用いていることか
ら、水素キヤリアガスによるビスメチルシクロペンタジ
ェニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２）の取り出し量が
安定かつ―定に制御された。なお、本例では、キャリア
ガスである水素ガスの流量は、１００ｃｃ／分とした。
【００４０】その効果、反応室６内でシリコン原料であ
るシランガスと反応して生成した鉄シリサイド結晶の固
相組成が均―になった。
るシランガスと反応して生成した鉄シリサイド結晶の固
相組成が均―になった。
【００４１】図３に示した気相成長装置を用いて、β−
鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）となる結晶組成となる
ように、ビスメチルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ（Ｃ
Ｈ３Ｃ５Ｈ４）２）とシランの流量を制御（ＦｅとＳｉ
のモル比で１：２に設定）し、（１００）面シリコン基
板上に成長温度７５０℃でβ−鉄シリサイド（β−Ｆｅ
Ｓｉ２）を成長させた。
鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）となる結晶組成となる
ように、ビスメチルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ（Ｃ
Ｈ３Ｃ５Ｈ４）２）とシランの流量を制御（ＦｅとＳｉ
のモル比で１：２に設定）し、（１００）面シリコン基
板上に成長温度７５０℃でβ−鉄シリサイド（β−Ｆｅ
Ｓｉ２）を成長させた。
【００４２】得られた鉄シリサイド結晶を成長方向に沿
って組成分析を行った結果、Ｆｅの組成変動が±１％以
内に制御されることがわかった。この結果から明らかな
ように、従来の技術に比べて、鉄シリサイド結晶の組成
制御に関して大幅な改善があった。
って組成分析を行った結果、Ｆｅの組成変動が±１％以
内に制御されることがわかった。この結果から明らかな
ように、従来の技術に比べて、鉄シリサイド結晶の組成
制御に関して大幅な改善があった。
【００４３】また、不純物の混入量も著しく低減してい
た。
た。
【００４４】なお、ＭＢＥを用いた場合にも固相組成の
均一化を図ることができた。
均一化を図ることができた。
【００４５】（実施例２）本例では、キャリアガスの流
量を３０ｃｃ／分から３００ｃｃ／分の範囲で変化させ
て、実施例１と同様の試験を行った。
量を３０ｃｃ／分から３００ｃｃ／分の範囲で変化させ
て、実施例１と同様の試験を行った。
【００４６】その結果、キャリアガスの流量が３０ｃｃ
／分の場合も３００ｃｃ／分の場合も固相組成の均一性
に大差はなかった。
／分の場合も３００ｃｃ／分の場合も固相組成の均一性
に大差はなかった。
【００４７】本実施例では、本発明の効果が最も顕著に
現れる例を示したものであり、β−鉄シリサイド系化合
物を作製する場合に、その固相組成の均―化を図る上
で、本発明の構成要件が有効であることは言うまでもな
い。また、本発明の精神を逸脱することなしに、種々の
変更・変形をなし得る。
現れる例を示したものであり、β−鉄シリサイド系化合
物を作製する場合に、その固相組成の均―化を図る上
で、本発明の構成要件が有効であることは言うまでもな
い。また、本発明の精神を逸脱することなしに、種々の
変更・変形をなし得る。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、融点が６０℃以下
の鉄有機化合物を原料（特に、室温近傍に融点を持つ有
機化合物（ビスメチルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ
（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２））の取り出し量の制御性が格段
に向上することから、それを用いて作製した鉄シリサイ
ド結晶の組成制御が向上し、本来の鉄シリサイド結晶の
有する物性をいかんなく発揮した高品質結晶が実現でき
るというメリットがある。
の鉄有機化合物を原料（特に、室温近傍に融点を持つ有
機化合物（ビスメチルシクロペンタジェニル鉄（Ｆｅ
（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２））の取り出し量の制御性が格段
に向上することから、それを用いて作製した鉄シリサイ
ド結晶の組成制御が向上し、本来の鉄シリサイド結晶の
有する物性をいかんなく発揮した高品質結晶が実現でき
るというメリットがある。
【００４９】また、キャリアの流量を増やした場合であ
っても、取り出し量の変動はないため、キャリアの流量
を増やすことが可能となり、成膜速度の向上を図ること
が可能となる。
っても、取り出し量の変動はないため、キャリアの流量
を増やすことが可能となり、成膜速度の向上を図ること
が可能となる。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のフエロセンを用いたときのフェロセンの
バブラーからの取り出し量の経時変化を示したグラフで
ある。
バブラーからの取り出し量の経時変化を示したグラフで
ある。
【図２】従来のフェロセンを用いたときのフェロセンの
バブラーからの取り出し量の水素キヤリアガス流量依存
性を示したグラフである。
バブラーからの取り出し量の水素キヤリアガス流量依存
性を示したグラフである。
【図３】本発明の実施例において用いられるＭＯＣＶＤ
装置の概念図である。
装置の概念図である。
１ ＳＵＳ配管、
２ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、
３ バブラー、
４ 恒温槽、
５ ヒータ、
６ 反応室、
７ シリコン基板、
８ サセプター、
９ ボンベ、
１０ マスフローコントローラ、
１１ ロータリーポンプ。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G072 AA20 BB11 GG01 GG03 HH03
JJ45 RR11
4G077 BA09 BE05 DB08 ED06 HA06
TB05 TK01
4M104 AA01 BB19 CC01 DD43 DD48
DD84 GG20 HH20
5F045 AA04 AA05 AB30 AC01 AC07
DP04 EC09 EE12
Claims (5)
- 【請求項１】 鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリ
サイド結晶の製造方法であって、鉄の原料として融点が
８０℃以下である有機鉄化合物を用いることを特徴とす
る鉄シリサイド結晶の製造方法 - 【請求項２】 鉄とシリサイドとの化合物である鉄シリ
サイド結晶の製造方法であって、鉄の原料としてビスメ
チルシクロペンタジエニル鉄（Ｆｅ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）
２）を用いることを特徴とする鉄シリサイド結晶の製造
方法。 - 【請求項３】 前記鉄シリサイド結晶の製造方法が、有
機金属気相成長法であることを特徴とする請求項１また
は２記載の鉄シリサイド - 【請求項４】 シリコン原料としてハイドライド系シリ
コン化合物を用いることを特徴とする請求項１ないし３
のいずれか１項記載の鉄シリサイド結晶の製造方法。 - 【請求項５】 キャリアガスの流量を５０ｃｃ／ｍｉｎ
以上とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か１項記載の鉄シリサイド結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212894A JP3932017B2 (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 鉄シリサイド結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212894A JP3932017B2 (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 鉄シリサイド結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003026497A true JP2003026497A (ja) | 2003-01-29 |
| JP3932017B2 JP3932017B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=19047970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001212894A Expired - Fee Related JP3932017B2 (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 鉄シリサイド結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3932017B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009249278A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Qinghua Univ | 鉄シリサイドナノワイヤの製造方法 |
| JP2009249277A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Qinghua Univ | 鉄シリサイドナノワイヤの製造方法 |
| JP2011096770A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Kyoto Univ | 反射防止膜及び熱光起電力発電用エミッタ |
-
2001
- 2001-07-12 JP JP2001212894A patent/JP3932017B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
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| JP2009249278A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Qinghua Univ | 鉄シリサイドナノワイヤの製造方法 |
| JP2009249277A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Qinghua Univ | 鉄シリサイドナノワイヤの製造方法 |
| US8119089B2 (en) | 2008-04-03 | 2012-02-21 | Tsinghua University | Method for manufacturing iron silicide nano-wires |
| US8197598B2 (en) | 2008-04-03 | 2012-06-12 | Tsinghua University | Method for manufacturing iron silicide nano-wires |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3932017B2 (ja) | 2007-06-20 |
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