(Poster session/Short oral-presentation) High-temperature materials processing

[2409-23-05] [Student presentation: Master’s course] Analysis of silicon crystal epitaxial growth mechanisms on Si(100) and Si(110) surfaces for optimization of silicon wafer fabrication conditions

○Mana Ishizuka¹, Katsunori Yamaguchi¹, Nilson Kunioshi¹ (1. Waseda University)

Chairperson: HiroyukiMatsuura（The University of Tokyo）

Keywords:Silicon Crystal, Simulation, Chemical Vapor Deposition, Quantum chemical calculation, Transition State Theory

半導体の基盤材料に用いられるシリコンウェーハの製造条件を最適化することを目的に，量子力学計算を用いてSi(100)面及びSi(110)面上でのシリコン結晶のエピタキシャル成長機構を解析した．
近年, 半導体の微小化と高品質化に伴ってシリコンウェーハには高い平坦性が要求されていることを受けて，ウェーハ上に更にシリコンの単結晶を気相成長させたエピタキシャルウェーハが使用されている．薄膜の形成過程をシミュレーションによって明らかにすることで，ウェーハ製造において重要な薄膜厚の制御が可能になると考えられる．
先行研究ではSi(100)面上での結晶成長過程が提示されているが，結晶成長の方向を一方向に仮定して解析を行っている．本研究では先行研究よりも大きな分子構造を用い，結晶が直線方向と水平方向の両方に成長する過程を解析した．加えてSi(110)面においても結晶成長に不可欠な分子であるSiCl₂が吸脱着する反応の解析を行った．なお研究には Gaussian16を用い，B3LYP/6-31G(d,p)のレベルで計算を行った． Gaussianで素反応の反応物，生成物，遷移状態における分子の構造を同定し，反応の活性化エネルギーと遷移状態理論に基づいて求めた反応速度係数の値をもとに各反応の起こりやすさを推測した．