高エネルギーラジカル源を用いた低温多結晶イリコン薄膜成長制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number	10750246
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	電子デバイス・機器工学
Research Institution	Wakayama University (1999) Nagoya University (1998)
Principal Investigator	伊藤昌文和歌山大学, システム工学部, 助教授 (10232472)
Project Period (FY)	1998 – 1999
Project Status	Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 1999: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 1998: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords	多結晶シリコン / 低温成長 / 成長制御 / ラジカル / 界面修飾 / 低温プロセス / 薄膜
Research Abstract	本研究において、まず高エネルギーラジカルを効率良く生成するラジカル源を作成した。具体的には電子サイクロトロン共鳴プラズマ源と永久磁石を用いて荷電粒子を除去することで実現した。その結果、絶縁性の基板上では通常のプラズマによる多結晶シリコン薄膜より結晶率が高く表面が平坦な薄膜を得ることに成功した。これにより150℃のポリカーボネートプラスティック基板上でも多結晶シリコン薄膜を堆積できた。上記のラジカル源により結晶率の高い多結晶シリコン薄膜を堆積できるようになったが、基板との界面に50nm程度のアモルファス相が出来ていることがラマン分光法とエリプソにより判明した。そこで、基板界面を窒素および水素プラズマ処理、フッ酸処理、テフロンコート処理、ポリカーボネート処理、AFMによる表面加工処理等を行った結果、テフロンコートすることにより膜の内部応力が軽減されることが分かった。しかしながら、アモルファス相の厚さに関しては顕著な差が確認できなかった。さらに表面をX線光電子分光法で表面組成と界面の結晶性の相関を調べた。その結果表面の炭素残留量とアモルファス相の厚さとの相関が見られ表面に炭素量が多いほど界面での結晶性が低下していることが判明した。以下の研究成果により、ラジカルのみの堆積により結晶性と表面の平坦性が飛躍的に向上できること、テフロン処理をすることにより膜の内部応力を低減できること、炭素元素量を低減することにより界面での結晶性を向上できることが判明した。