(57)【要約】【課題】本発明は、新規な鉄シリサイド薄膜を提供することを目的とする。【解決手段】鉄シリサイド薄膜の製造方法は、レーザアブレーション法により、基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程と、この工程により得られたものをアニーリングする工程とを含んでいる。ここで、鉄シリサイド薄膜は、ＰＬ測定により発光が認められる。【選択図】        図１７
2005038940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される鉄シリサイド薄膜であって、
ＰＬ測定により発光が認められる
ことを特徴とする鉄シリサイド薄膜。
【請求項２】
レーザアブレーション法により形成される
ことを特徴とする請求項１記載の鉄シリサイド薄膜。
【請求項３】
アニーリングされている
ことを特徴とする請求項２記載の鉄シリサイド薄膜。
【請求項４】
レーザアブレーション法により、基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程と、
上記工程により得られたものをアニーリングする工程とを含む
ことを特徴とする鉄シリサイド薄膜の製造方法。
【請求項５】
鉄シリサイド薄膜は、ＰＬ測定により発光が認められる
ことを特徴とする請求項４記載の鉄シリサイド薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄シリサイド薄膜に関する。
また、本発明は、鉄シリサイド薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
β−鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）はバンドギャップエネルギー０．８３〜０．８７ｅＶを持つ半導体であり、１９８５年に米国のＢｏｓｔらにより、多結晶β−ＦｅＳｉ２膜の吸収特性から直接遷移型半導体であると報告され、さらに１９９７年、英国のＬｅｏｎｇらによるｐ−Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２微結晶／ｎ−Ｓｉ構造からの赤外（〜１．５ｍｍ）エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）の実証がなされてから半導体研究者に注目されるようになった。
【０００３】
β−ＦｅＳｉ２は、電子デバイス用、オプトエレクトロニクス用、太陽電池などへの応用が注目されている。
【０００４】
電子デバイス用としては、最近β−ＦｅＳｉ２薄膜においてＧａＡｓに匹敵する電子および正孔移動度が報告された。これにより、Ｓｉ基板上にβ−ＦｅＳｉ２高速電子デバイスと他のβ−ＦｅＳｉ２光デバイスとの一体化が可能となり、高速光情報処理デバイスの実現に近づいたと予測される。
【０００５】
オプトエレクトロニクス用としては、光通信用環境半導体としてβ−ＦｅＳｉ２の波長１．５ｍｍ帯の発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）としてその実現性が高く、また同様に波長１．５ｍｍ帯の高感度の光センサーとしても可能性が高い。β−ＦｅＳｉ２に第３の元素（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ等）を導入することにより、エネルギーバンドギャップを拡大・縮小し、β−ＦｅＳｉ２光センサーの検知感度波長を可変にすることも可能である。このセンサーはＮＯｘやＳＯｘの大気汚染物質の検知用光デバイスとして使用できる。
【０００６】
太陽電池としては、β−ＦｅＳｉ２は高温度領域（５００〜９００℃）で、高いゼーベック効果を示し、焼却炉や自動車のエンジンの廃熱を利用した熱発電が可能である。
【０００７】
現在、ＩＢＳ法（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照。）、ＲＤＥ法（例えば、非特許文献３および非特許文献４参照。）、スパッタ法（例えば、非特許文献５参照。）の３種類からβ−ＦｅＳｉ２による１．５ｍｍ帯での発光が確認されている。発光が確認されている作製法の特徴を比較してみる。
【０００８】
ＩＢＳ法では注入するＦｅイオンは質量分離されているために非常に純度が良い状態で作製することができる。また、イオン注入後の結晶性の回復およびβ−ＦｅＳｉ２作製のために８００度１８時間以上の高温長時間アニーリングを行っている。また、発光が強く確認できている試料ではβ−ＦｅＳｉ２は粒状の状態で存在しており、Ｓｉ基板からの歪を強く受けていると考えられる。
【０００９】
ＲＤＥ法では、現在発光が確認されているのは、筑波大学のＳｕｅｍａｓｕ氏らのみである。成膜には４ＮのＦｅを用いており、９００度１４時間以上の熱処理を行うことにより発光の増大を確認している。また、Ｘ線回折測定のロッキングカーブ測定によるＦＷＨＭは０．１５ｄｅｇとなっており非常に結晶性のよりサンプルである。しかし、発光が確認できるサンプルでは粒状の状態であり、薄膜の状態での発光は確認されていない。
【００１０】
スパッタ法では、浜松ホトニクスのＣｈｕらのみが発光について報告している。成膜にはＲＤＥ法と同じように４ＮのＦｅを用い、８００度２０時間の熱処理を施している。Ｘ線回折測定のロッキングカーブ測定によるＦＷＨＭは１５ａｒｃｍｉｎとなっており結晶性は非常によい結果となっている。また、このスパッタ法で作製したβ−ＦｅＳｉ２のみ薄膜の状態で発光が確認されている。
【００１１】
なお、発明者は、本発明に関連する技術内容を開示している（例えば、非特許文献６および非特許文献７参照。）。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｋ．  Ｐ．  Ｈｏｍｅｗｏｏｄ，  Ｋ．  Ｊ．  Ｒｅｅｓｏｎ，  Ｒ．  Ｍ．  Ｇｗｉｌｌｉａｍ，  Ａ．  Ｋ．  Ｋｅｗｅｌｌ，  Ｍ．  Ａ．  Ｌｏｕｒｅｎｃｏ，  Ｇ．  Ｓｈａｏ，  Ｙ．  Ｌ．  Ｃｈｅｎ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｈａｒｐｅ，  Ｃ．  Ｎ．  Ｍｃｋｉｎｔｙ  ａｎｄ  Ｔ．  Ｂｕｔｌｅｒ  ：  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ３８１  １８８  （２００１）
【非特許文献２】
Ｂ．  Ｓｃｈｕｌｌｅｒ，  Ｒ．  Ｃａｒｉｕｓ，  Ｓ．  Ｌｅｎｋ  ａｎｄ  Ｓ．  Ｍａｎｔｌ  ：  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １７  １２１  （２００１）
【非特許文献３】
Ｔ．  Ｓｕｅｍａｓｕ，  Ｙ．  Ｉｉｋｕｒａ，  Ｋ．  Ｔａｋａｋｕｒａ  ａｎｄ  Ｆ．  Ｈａｓｅｇａｗａ  ：  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ８７  ５２８  （２０００）
【非特許文献４】
Ｔ．Ｓｕｅｍａｓｕ，  Ｙ．Ｉｉｋｕｒａ，  Ｔ．Ｆｕｊｉｉ，  Ｋ．Ｔａｋａｋｕｒａ，  Ｎ．Ｈｉｒｏｉ  ａｎｄ  Ｆ．Ｈａｓｅｇａｗａ  ：  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ３８  Ｌ６２０  （１９９９）
【非特許文献５】
Ｓ．  Ｃｈｕ，  Ｔ．  Ｈｉｒｏｈａｄａ  ａｎｄ  Ｈ．  Ｋａｎ  ：  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ４１  Ｌ２９９  （２００２）
【非特許文献６】
Ｓｈｉｎ−ｉｃｈｉｒｏ  Ｕｅｋｕｓａ  ｅｔ  ａｌ“Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  β−ＦｅＳｉ２  Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍｓ  Ｇｒｏｗｎ  ｂｙ  ａ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ”Ｍ５．３８，［ｏｎｌｉｎｅ］、インターネット  ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｒｓ．ｏｒｇ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｅｐｕｂｓ／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ／ｆａｌｌ２００２／ｍ／
【非特許文献７】
Ｓｈｉｎ−ｉｃｈｉｒｏ  Ｕｅｋｕｓａ  ｅｔ  ａｌ“Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  β−ＦｅＳｉ２  Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍｓ  Ｇｒｏｗｎ  ｂｙ  ａ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ”Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．，Ｖｏｌ．７４４，ｐ．ｐ３０９（２００３．４）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＩＢＳ法、ＲＤＥ法、およびスパッタ法の３種類以外の作製方法からの発光に関する報告はなされていない。新たなβ−ＦｅＳｉ２およびその作製方法の開発が望まれている。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、新規な鉄シリサイド薄膜を提供することを目的とする。
また、本発明は、鉄シリサイド薄膜の新規な製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄シリサイド薄膜は、基板上に形成される鉄シリサイド薄膜であって、ＰＬ測定により発光が認められるものである。
ここで、鉄シリサイド薄膜は、レーザアブレーション法により形成することができる。鉄シリサイド薄膜は、アニーリングすることができる。
【００１６】
本発明の鉄シリサイド薄膜の製造方法は、レーザアブレーション法により、基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程と、この工程により得られたものをアニーリングする工程とを含む方法である。
ここで、鉄シリサイド薄膜は、ＰＬ測定により発光を認めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、鉄シリサイド薄膜およびその製造方法にかかる発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
鉄シリサイド薄膜の製造方法について説明する。
鉄シリサイド薄膜の製造方法は、レーザアブレーション法により、基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程と、この工程により得られたものをアニーリングする工程とを含んでいる。
【００１９】
最初に、レーザアブレーション法により、基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程について説明する。
【００２０】
鉄シリサイド薄膜を形成する基板としては、Ｓｉ基板を用いることができる。基板の材質はこのＳｉに限定されない。このほか、β−ＦｅＳｉ２の格子定数にほぼ近い材質を用いることができる。
【００２１】
レーザアブレーション法におけるターゲットとしては、ＦｅＳｉ２焼結ターゲットを用いることができる。
このＦｅＳｉ２焼結ターゲットの純度は、３Ｎ以上であることが好ましい。純度が３Ｎ以上であると、β−ＦｅＳｉ２中に含まれる不純物が減少するという利点がある。
【００２２】
ターゲットの材質は、ＦｅＳｉ２に限定されない。このほか、ＦｅＳｉターゲット、ＦｅＳｉｘターゲット、ＦｅｘＳｉターゲットなどを用いることができる。
【００２３】
ターゲットは単一のものに限定されない。複数のターゲットを組み合わせることができる。たとえば、ＦｅターゲットとＳｉターゲットの組み合わせ、ＦｅとＳｉの積層ターゲットなどである。
【００２４】
レーザアブレーション法における基板温度は、２５〜９３０℃の範囲にあることが好ましい。基板温度が２５℃以上であると、温度を上げることによってβ相のピーク強度が強くなるという利点がある。基板温度が９３０℃以下であると、コストがかからない、α相という金属相が生成しないという利点がある。
【００２５】
上記工程により得られたものをアニーリングする工程について説明する。
【００２６】
アニーリング温度は、２５〜９３０℃の範囲にあることが好ましい。アニーリング温度が  ２５℃以上であると、温度を上げることによってβ相の結晶性が良くなるという利点がある。アニーリング温度が９３０℃以下であると、コストがかからない、α相という金属相が生成しないという利点がある。
【００２７】
アニーリング時間は、０．５〜８０時間の範囲にあることが好ましい。アニーリング時間が０．５時間以上であると、アニーリング時間が長くなるに従ってβ相の結晶性が良くなるという利点がある。アニーリング時間が８０時間以下であると、コストがかからない、省エネルギーになるという利点がある。
【００２８】
上記工程により、基板上に鉄シリサイド薄膜が形成される。この鉄シリサイド薄膜は、ＰＬ測定により発光が認められる。
鉄シリサイド薄膜の膜厚は、２〜１０００ｎｍの範囲にあることが好ましい。膜厚が  ２ｎｍ以上であると、発光強度は体積に比例するので、単位面積あたりの発光強度が大きくなるという利点がある。膜厚が１０００ｎｍ以下であると、集積回路用デバイスとして利用できるという利点がある。
【００２９】
以上のことから、本実施の形態によれば、基板上に形成される鉄シリサイド薄膜であって、ＰＬ測定により発光が認められるようにすることにより、新規な鉄シリサイド薄膜を提供することができる。
【００３０】
鉄シリサイド薄膜の製造方法は、レーザアブレーション法により基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程と、この工程により得られたものをアニーリングする工程とを含むので、鉄シリサイド薄膜の新規な製造方法を提供することができる。
【００３１】
なお、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００３２】
【実施例】
つぎに、本発明にかかる実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
【００３３】
試料の作製方法について説明する。
β−ＦｅＳｉ２を作製するためにはＦｅ−Ｓｉ系が多様な結晶形態をとるために組成制御を正確に行うこと、また、半導体という特性上不純物が入らないようにすることがまず第一に必要である。そのためにターゲットとの組成比のずれが少なく、完全に真空中で成膜できるレーザーアブレーション法を用いた。その他の理由として基板到達エネルギーが高いため比較的低温において高品質の成膜が期待できる。
【００３４】
レーザーアブレーション装置における試料作製条件について述べる。ターゲットへのレーザ光の入射角を４０°でＡｒＦエキシマレーザを発振させ、出力が均一な部分を切り出すためにアパーチャを通した。そして集光レンズ（ｆ＝５７４ｍｍ）を用い、真空装置内のターゲット上におよそ１．７ｍｍ×０．６ｍｍの大きさで集光した。成長室内には基板とターゲットが対向して置かれており、ＦｅＳｉ２ターゲットからアブレーションされ発生した物質をＳｉ基板上に成長させた。
【００３５】
ターゲットおよび基板が取り付けられているマニピュレータは回転可能な機構になっている。ターゲットの同じ部分にレーザを照射し続けるとターゲットが損傷し、プルームの角度がレーザ入射方向に傾き成膜効率が悪くなる。これを防ぐ目的で回転させた。また、基板を回転させることにより均一な膜厚で薄膜が成長するようにした。基板加熱にはＰｂＮヒータを用い、温度の検出にはアルメル−クロメル熱電対を用いた。実験を行った試料作製条件は表１に示すとおりである。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
薄膜を成長させる前に、表２に示してあるＳｉ基板に対して有機溶媒および純水による洗浄を行い、その後、チャンバー内に基板を装填する直前にＨＦ：Ｈ２Ｏ＝２：４０を用いて自然酸化膜の除去を行った。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
その後、成膜を行った。また、成膜に用いたターゲットは高純度化学研究所社製のＦｅＳｉ２焼結ターゲットであり、純度は３Ｎである。焼結ターゲットに含まれる不純物は表３に示すとおりである。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
作製したβ−ＦｅＳｉ２の結晶性を改善するための再結晶化（アニーリング）および電極を蒸着した後の合金化（アロイング）を行うために熱処理を行った。使用装置は真空理工社製の赤外線ゴールドイメージ炉を用いた。熱処理装置およびアニーリング、アロイング条件は表４に示すとおりである。
【００４２】
【表４】
2005038940.tif 000006
【００４３】
作製したβ−ＦｅＳｉ２の特性を調べるために構造的特性、光学的特性、電気的特性の評価を行った。具体的には、Ｘ線回折測定法、原子間力顕微鏡観察、光吸収、透過、反射測定法、ＰＬ測定法、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ法）、ＤＬＴＳ法により評価した。
【００４４】
レーザアブレーション法により作製したβ−ＦｅＳｉ２の特性について説明する。
レーザアブレーション法により作製されたβ−ＦｅＳｉ２は発明者によって研究が行われてきた。今までの研究により、基板温度５００℃、アニーリング温度９００℃で成膜、熱処理を行った際に結晶性の良いβ−ＦｅＳｉ２薄膜を作製することができることが判明している。
【００４５】
次に本実施例での測定結果を示す。図１は基板温度を室温から５００℃まで変化させ成膜した際のＸＲＤスペクトルである。室温で成膜を行った場合にはβ−ＦｅＳｉ２によるピークは観測されなかった。また、３００℃以上からβ−ＦｅＳｉ２の（２０２）または（２２０）に起因するピークが観測され、ピーク強度は基板温度が高くなるほど強くなる傾向が見られた。
【００４６】
レーザーアブレーションによる薄膜作製法では他の作製法、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などと比較して、基板到達エネルギーが大きいため基板温度が比較的低温状態においても結晶化過程においては有利に働くはずである。実際にａｓ−ａｂｌａｔｅｄの状態においては他の製作法と比較しても基板温度が低温の状態で比較的結晶性の良い薄膜が作製できることが明らかになった。
【００４７】
図２に示すのは作製したβ−ＦｅＳｉ２の基板温度別のＲＢＳスペクトルである。基板温度が室温および５００℃で成膜したβ−ＦｅＳｉ２の薄膜中の組成比はＦｅ：Ｓｉ＝３０：７０となっており、３００℃と４００℃で成膜したβ−ＦｅＳｉ２の組成比はＦｅ：Ｓｉ＝２９：６９といずれのサンプルにおいてもＳｉリッチという結果になった。
【００４８】
また図３に示すのはＳｉ基板内のＲＢＳスペクトルである。室温および５００℃で成膜したサンプルにおいてＳｉ基板内へのＦｅの拡散が多く見られた。これは室温で作製したサンプルにおきましてはＳｉの表面偏析による影響が大きいため、５００℃で作製したサンプルでは熱拡散の影響が大きくなるためだと考えられる。Ｓｉ基板内にＦｅが拡散していることが確認できたため、このことが作製したβ−ＦｅＳｉ２がＳｉリッチになる大きな要因であると考えられる。
【００４９】
図４、図５はＣ−Ｖ測定の結果である。Ｃ−Ｖ測定の結果をそれぞれ１／Ｃ２−Ｖ、１／Ｃ３−Ｖでそれぞれプロットし、１／Ｃ２−Ｖのグラフで直線でフィットできれば界面の不純物分布が片側階段接合、１／Ｃ３−Ｖのグラフで直線でフィットできれば界面の不純物分布が片側傾斜接合となる。
【００５０】
図４より基板温度４００℃で作製したサンプルでは１／Ｃ２−Ｖで直線が得られるため片側階段接合、５００℃で作製したサンプルでは１／Ｃ３−Ｖで直線が得られるため片側傾斜接合という結果が得られた。ＲＢＳ測定と結果を合わせると５００℃で作製したサンプルのほうがＳｉ基板への拡散が大きいために片側傾斜接合になっているということを裏付けられる。
【００５１】
図６にはＤＬＴＳ測定の結果である。図７は図６のＤＬＴＳの結果をアレニウスプロットした結果である。ＤＬＴＳ測定の結果をアレニウスプロットすることにより半導体中の不純物準位および捕獲断面積を測定することが出来る。表５にアレニウスプロットより求めた不純物準位および捕獲断面積を示す。
【００５２】
【表５】
2005038940.tif 000007
【００５３】
レーザアブレーション法で作製したａｓ−ａｂｌａｔｅｄのβ−ＦｅＳｉ２では伝導帯から０．１９７ｅＶ、０．３３４ｅＶ、０．４７７ｅＶ、０．５１１ｅＶの位置に不純物準位が存在する。β−ＦｅＳｉ２の不純物準位に関する報告はわずかしか無いが、０．４７ｅＶに存在する準位が格子欠陥によるものと報告されている（参考文献１）。このため、結晶性が悪いことにより不純物準位が存在し、発光の妨げとなるキラーセンター（参考文献２）として働いていることが考えられる。
【００５４】
高温長時間アニーリングによる結晶性の改善について説明する。
【００５５】
図８に熱処理時間依存のＸＲＤスペクトル、図９に熱処理時間依存のＸＲＤロッキングカーブのＦＷＨＭを示す。
【００５６】
図８より熱処理時間を長くするほどＸＲＤスペクトル強度は減少していることが判明した。一般的に、Ｘ線回折測定においてＸＲＤスペクトル強度は膜厚に依存し、半値幅は結晶性に依存する。この結果において、スペクトル強度が減少していることから熱処理を行うことによってβ−ＦｅＳｉ２薄膜の厚さが薄くなっていることを示している。
【００５７】
一方、図９に示すようにロッキングカーブのＦＷＨＭは熱処理時間の増大に伴い急激に減少（約５０％程度）しており、２０時間ほどで飽和している。このことより、レーザアブレーション法により作製したβ−ＦｅＳｉ２においては高温長時間のアニーリングは非常に有効であり、特に２０時間以上のアニーリングが有効であることが判明した。
【００５８】
アニーリング後のβ−ＦｅＳｉ２薄膜中の組成比について調べるためにＲＢＳ測定を行った。図１０はａｓ−ａｂｌａｔｅｄと９００℃、２０時間のアニーリングを行ったサンプルのＲＢＳスペクトルであり、図１１は図１０のＲＢＳスペクトルをＳｉとＦｅについて組成比を計算した結果である。
【００５９】
図１０を見ると、９００℃２０時間のアニーリングを行ったサンプルでは１８０チャネル付近において酸素のシグナルが観測された。これは熱処理を行っている際に何らかの原因で酸素が混入したと考えられる。また、Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２界面においてはアニーリング後にＦｅの拡散多く見られるようになった。
【００６０】
実際に図１１を見ると表面から２０００〜２５００Å近辺にかけてＦｅが多く拡散しているのが確認できる。このことはアニーリングによって熱拡散が発生していることを示している。また、表面付近にはＳｉが多く析出しており表面偏析の影響が大きく出ていることがわかった。アニーリングを行うとβ−ＦｅＳｉ２薄膜の部分では組成比の回復がみられＳｉリッチであった組成比が若干回復し、Ｆｅ：Ｓｉ＝３３：６６に近づいているのが確認できる。
【００６１】
アニーリング前と４０時間のアニーリングを行った後のＡＦＭの結果が図１２、図１３である。図１３は図１２の拡大図である。アニーリングを行った後の基板ではβ−ＦｅＳｉ２が凝集していることが確認できた。Ｓｉ（１１１）基板上のβ−ＦｅＳｉ２（２０２），（２２０）方向の成長では面内で５％程度の引っ張りひずみと２％程度の圧縮ひずみを受けていると考えられており、半導体結晶では、格子不整合が大きい場合１層目が基板をすべて被覆する前に３次元的な成長が起こることが知られているため、このような柱状の成長様式をとるものと考えられる。柱状構造をとることにより、移動度が上がらないなどの問題が起きる。また、レーザアブレーション法で問題となるドロップレットが確認でき、結晶性の妨げになっているものと考えられる。
【００６２】
図１４はアニーリング時間別のＦＴ−ＩＲ測定の光吸収スペクトルである。アニーリング時間を変化させても１．０ｅＶ付近で１０５ｃｍ−１程度の高い吸収係数を示している。これはβ−ＦｅＳｉ２の特徴であり、太陽電池や光検出器への応用が期待される理由である。
【００６３】
図１５には吸収係数αの２乗を取った結果を示す。理論式より吸収係数α２のグラフで直線が得られると直接遷移型の半導体と判断できる。図１５ではいずれのサンプルにおいても半導体の吸収線が得られている部分で直線が得られるため、直接遷移型の半導体であることがわかる。
【００６４】
図１６に吸収係数より求めたβ−ＦｅＳｉ２のバンドギャップエネルギーのアニーリング時間依存のグラフを示す。レーザアブレーション法により作製したβ−ＦｅＳｉ２ではアニーリングを行うことでバンドギャップの増大が観測され、アニーリング時間に比例してバンドギャップが増大していることが判明した。
【００６５】
図１７にＰＬ測定の結果を示す。ＰＬ測定は、Ａｒレーザ（ＮＥＣ）、分光器（Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ、ＴＨＲ１０００）、Ｇｅディテクター（エジンバラ、Ｌ型）により行った。４０時間のアニーリングを行ったサンプルにおいて０．８０７ｅＶ付近に弱いながらもレーザアブレーション法では始めて発光が確認された。
【００６６】
以上のことから、本実施例では、レーザアブレーション法を用いて半導体鉄シリサイド薄膜の作製を行い、作製したβ−ＦｅＳｉ２薄膜を発光させるためにβ−ＦｅＳｉ２薄膜の特性、およびアニーリングによる特性の変化について検討を行った。
【００６７】
本実施例ではレーザアブレーション法により作製したβ−ＦｅＳｉ２は化学量論的組成からずれＳｉリッチな組成になっていることが示された。また、基板温度を変化させることにより界面での接合状態を片側階段接合、片側傾斜接合と変化させることが出来ることを示し、そして、ａｓ−ａｂｌａｔｅｄの状態において格子欠陥及び不純物欠陥による不純物準位が確認できた。
【００６８】
β−ＦｅＳｉ２に高温長時間のアニーリングを行うことにより結晶性の大幅な改善が出来ることを示し、結晶性の改善には組成比の改善、バンドギャップの増大が伴うことを示した。そして、高温長時間のアニーリングを行うことによりＲＤＥ法、ＩＢＳ法、スパッタ法以外では報告されていないＰＬ発光をレーザアブレーション法では始めて確認することができた。
【００６９】
参考文献
（１）Ｔ．  Ｓｕｅｍａｓｕ，  Ｔ．  Ｆｕｊｉｉ，  Ｋ．  Ｔａｋａｋｕｒａ  ａｎｄ  Ｆ．  Ｈａｓｅｇａｗａ  ：  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ３８１  ２０９  （２００１）
（２）財団法人半導体研究振興会：半導体研究１２巻  工業調査会  （１９７６）  ｐｐ２４１
【００７０】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
基板上に形成される鉄シリサイド薄膜であって、ＰＬ測定により発光が認められるようにすることにより、新規な鉄シリサイド薄膜を提供することができる。
【００７１】
鉄シリサイド薄膜の製造方法は、レーザアブレーション法により、基板上に鉄シリサイド薄膜を形成する工程と、この工程により得られたものをアニーリングする工程とを含むので、鉄シリサイド薄膜の新規な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓｉ（１１１）基板上に成長した薄膜のＸＲＤパターンの基板温度依存性を示す図である。
【図２】ＲＢＳスペクトルの成膜温度依存性を示す図である。
【図３】Ｓｉ基板内のＲＢＳスペクトルを示す図である。
【図４】基板温度５００℃、４００℃で成膜した際の１／Ｃ２−Ｖプロットを示す図である。
【図５】基板温度５００℃、４００℃で成膜した際の１／Ｃ３−Ｖプロットを示す図である。
【図６】Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２のＤＬＴＳシグナルを示す図である。
【図７】Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２のアレニウスプロットを示す図である。
【図８】β−ＦｅＳｉ２ＸＲＤスペクトルのアニーリング時間依存性を示す図である。
【図９】β−ＦｅＳｉ２（２０２）ｏｒ（２２０）面に対するＸＲＤロッキングカーブのＦＷＨＭ熱処理時間依存性を示す図である。
【図１０】Ｓｉ／β−ＦｅＳｉ２のＲＢＳスペクトルを示す図である。
【図１１】ＲＢＳスペクトルによる深さ方向組成比を示す図である。
【図１２】β−ＦｅＳｉ２の表面の熱処理時間による変化（左ａｓ−ａｂｌａｔｅｄ、右熱処理後、Ｓ＝１０μｍ２）  を示す図である。
【図１３】β−ＦｅＳｉ２の表面の熱処理時間による変化（左ａｓ−ａｂｌａｔｅｄ、右熱処理後、Ｓ＝２μｍ２）  を示す図である。
【図１４】β−ＦｅＳｉ２の熱処理時間依存光吸収スペクトルを示す図である。
【図１５】β−ＦｅＳｉ２の熱処理時間依存光吸収スペクトルの２乗曲線を示す図である。
【図１６】β−ＦｅＳｉ２の熱処理時間依存のバンドギャップエネルギーを示す図である。
【図１７】熱処理時間におけるＰＬスペクトルの変化を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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