Sputter etching effect of the substrate on the microstructure of -FeSi thin film prepared by ion beam sputter deposition method

イオンビームスパッタ蒸着法により作製したベータ鉄シリサイド薄膜の微細構造に及ぼす基板表面のスパッタエッチング効果

笹瀬 雅人*; 志村 憲一郎*; 山口 憲司; 山本 博之; 社本 真一  ; 北條 喜一

Sasase, Masato*; Shimura, Kenichiro*; Yamaguchi, Kenji; Yamamoto, Hiroyuki; Shamoto, Shinichi; Hojo, Kiichi

ベータ鉄シリサイド(-FeSi)はその受発光特性などから将来の化合物半導体の一つとして注目される物質である。本研究では高品質な薄膜作製を目指し、基板の表面処理におけるスパッタエッチングの効果を検証することを目的として、あらかじめ14keV, Neで表面処理後1073Kで30分加熱回復を行ったSi(100)基板上に鉄をスパッタ蒸着することにより-FeSi成膜を試みた。得られた薄膜を透過型電子顕微鏡による断面観察を行った結果、1keVで照射の場合は基板・薄膜ともほとんど欠陥が確認されず、極めて高配向の-FeSi(100)薄膜が生成していることを明らかにした。この結果イオン照射による表面処理が高品質な薄膜作製に有効であるとともに原子レベルで平滑な界面が得られることを見いだした。

Beta iron disilicide (-FeSi) is one of the candidate materials for a compound semiconductor. We have employed ion beam sputter deposition method to grow highly oriented -FeSi film on a single crystal Si(100) substrate. In the present study, sputter etching effect of the substrate is investigated by the cross-sectional transmission electron microscope (TEM) observation in order to observe nanostructural changes as a function of Ne energy. The observed TEM images show that the 1 keV sputtering provides uniform films with few defects and smooth interface. The number of the produced defects rapidly increases with the energy. The obtained -FeSi tends to form small grains at the higher energy. Quite rough surface is also observed in this condition. Higher energies produce excessive amount of damages for the substrate to form epitaxially grown film. These results imply that a certain fluence is required for better quality of the deposited film.