有機シリコン化合物を用いたプラズマCVDプロセスにおけるフリーラジカルの役割

• Project/Area Number: 06228216
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高井 治 名古屋大学, 工学部, 教授 (40110712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 泰志 名古屋大学, 工学部, 助手 (10252264)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1994: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: フリーラジカル / プラズマCVD / 有機シリコン化合物 / 酸化シリコン薄膜 / 発光分光法

Research Abstract

(1)有機シリコン化合物を原料として、誘導結合型高周波プラズマCVDおよびマイクロ波プラズマにより,酸化シリコン薄膜を低温形成するプロセスを開発している.本プロセスにおいて,発光分光法により,プラズマ中の発光するフリーラジカルの挙動が解明でき,形成した酸化シリコン膜の性質との相関関係が判明した.
(2)発光分光によって,有機シリコンプラズマ中にOH,CO,Hのフリーラジカルの存在を確認した.フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)によって,形成膜中のSi-OH,Si-CH_3結合状態を解析し,またX線光電子分光法(XPS)によって,膜中のCおよびOの含有状態および結合状態を解析した.これらの解析結果を予測するため,発光分光によるフリーラジカルの計測は有効であることがわかった.プラズマ中のフリーラジカルの挙動を解析することにより,作製される酸化シリコン膜の組成,性質が予測可能となる.
(3)原料の有機シリコン化合物として,3種類のメチル系原料,テトラメトキシシラン(TMOS),メチルトリメトキシシラン(MTMS)およびヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)と比較のため1種類のエチル系の原料,テトラエトキシシラン(TEOS)を使用し,原料の違いによるプラズマ中のフリーラジカルの挙動の相違が明らかになった.また,膜の形成機構が原料によって違うことがわかった.
(4)酸素を有機シリコン化合物のガスに混合させることにより,フリーラジカルの挙動が変化する.酸素を導入すると,Hβの発光強度は減少し,OHの発光強度が増加した.OHの発光強度が大きな条件下では,膜中にSI-OH結合の多く含まれた酸化膜が形成する.また酸素を導入することにより,COの発光強度は増加し,膜中のSi-CH_3結合は減少する。メチル系の原料では,TMOSとMTMSは,ほぼ同じ挙動を示したが,HMDSOは異なる挙動を示した.