The Role of sputter etching and annealing processes on the formation of -FeSi thin films

-FeSi薄膜形成におけるスパッタ・エッチングとアニールの影響

志村 憲一郎; 勝俣 敏伸*; 山口 憲司; 山本 博之; 北條 喜一

Shimura, Kenichiro; Katsumata, Toshinobu*; Yamaguchi, Kenji; Yamamoto, Hiroyuki; Hojo, Kiichi

-FeSiは、自然界に多く存在している鉄とシリコンから構成されており、また製造段階で毒性の強い薬品を多用しないため、次世代の環境半導体として注目されている。また、その特性は、現在の光通信技術を進歩させるに十分なものとされる。しかしながら、現在その合成法は未発達な状態にある。Si基板上に-FeSiをエピタキシャル成長させるうえで、その作製法は数多くあるが、われわれはイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を採用している。実用的な-FeSiのデバイス化で必要なことは、単結晶薄膜を得ることである。鉄蒸着前のSi表面の状態は、薄膜の結晶性に大きく影響を及ぼすと考えられる。本研究では、ネオンイオンによるスパッタ・エッチング及び照射後、1073K, 1時間程度の熱処理を行いFeの蒸着を行った。最適なスパッタ・エッチングの条件を模索するため、ネオンイオンエネルギーを14keV、フルエンスを0.3103010ions/mと変化させ薄膜作製を行った。作製された薄膜は、X線回折法を用いその結晶性を評価し、スパッタ・エッチング条件の変化が薄膜にいかに影響を及ぼすかを調べた。その結果、エネルギー1keV, フルエンス310ions/m程度が最適であると結論づけられた。

On the formation of -FeSi using Ion Beam Sputter Deposition (IBSD) method, sputter etching (SE) followed by thermal annealing is effective substrate treatment to obtain highly (100) oriented -FeSi on Si (100). However the best condition of these treatments are not yet known. In this work, the effect of sputter etching (SE) together with annealing process on the orientation of the film is investigated. In prior to the deposition of Fe, the substrate is irradiated by Ne ion with various energy and fluence followed by thermal annealing at 1027 K for 60 minuets. The overall results show the most suitable SE condition using Ne ion on IBSD method is the energy of 1keV with the fluence of 3010 ions/m.