高周波電圧矩形波変調法によるシランプラズマの反応制御

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02214221
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 渡辺 征夫 九州大学, 工学部, 教授 (80037902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白谷 正治 九州大学, 工学部, 助教授 (90206293)
• Keywords: 水素化アモルファスシリコン / シランプラズマ / RF放電 / ダスト / ミ-散乱 / 変調RF放電 / 反応制御 / ラジカル

Research Abstract

本研究は,アモルファスシリコン膜を生成する際に用いられる高周波放電シランガスプラズマ中のラジカル種の寿命の違いを利用して,ラジカル種間の密度比を制御し,顕著な微粒子の発生なしに高品質の膜を高速に成膜すること,及び,微粒子の発生機構を解明することを目的とした。ラジカル種間の密度比の制御には,高周波放電の電圧をラジカル種の寿命程度の半周期を持った矩形の低周波電圧で振幅変調する手法を用いた.容量結合平行平板電極型プラズマ発生装置に高周波発振器と広帯域増幅器からなる電源を接続し,ヘリウム又は水素で希釈したシランガス(5〜20%)を用いて実験を行い,次のような結果を得た.
1.高周波ピ-ク電力200W(1.7W/cm^3)という高い電力を用いてヘリウム希釈で8A^^°/S,水素希釈で5A^^°/Sの速い成膜速度を低シラン濃度(10%)のガスで達成した.
2.1.の条件下で気相中微粒子量はミ-散乱測定の検知限界以下であり,成膜後の反応容器内にも微粒子は見られない.
3.0〜200Wの電力範囲で,膜の光学ギャップは1.8〜1.95eVと良い値である.
4.3ジカル種の密度比を制御し,その時の微粒子の成長ミ-散乱法で調べることにより,短寿命ラジカル種(SiH,SiH_2)が微粒子の生成に深く係わっていることを示唆する結果を得た.
5.放電OFF直後に,帯電した微粒子同志が静電的な力で反発し微粒子の密度が減少する.その後はガス流により緩やかに密度が減少する.

Research Products

• [Publications] Masaharu Shiratani: "DUSTLESS HIGHーSPEED DEPOSITION OF aーSi:H BY MODULATED RF DISCHARGE METHOD" Proc.13th Symp.Ion Sources and IonーAssisted Tech.225-228 (1990)
• [Publications] Masaharu Shiratani: "DENSITY DISTIBUTION AND PRODUCTION OF RADICALS IN MODULATED RF SiH_4/He DISCHARGES" Proc.3rd Jpn.Symp.Plasma Chem.3. (1990)
• [Publications] Yukio Watanabe: "Powderーfree plasma chemical vapor deposition of hydrogenated amorphous silicon with high rf power density using modulated rf discharge" Applied Physics Letters. 57. 1616-1618 (1990)
• [Publications] 渡辺 征夫: "CVD膜生成のためのラジカル制御" 化学工学. 54. 658-659 (1990)
• [Publications] Masaharu Shiratani: "PRODUCTION OF aーSI:H FILMS USING RADICAL SELECTION TECHNIQUE" Proc.8th Symp.Plasma Processing. 257-260 (1991)
• [Publications] Masaharu Shiratani: "STUDY ON GROWING PROCESS OF SILICON PARTICLES IN SILANE PLASMAS" Proc.8th Symp.Plasma Processing. 345-348 (1991)
• [Publications] 白谷 正治: "シランプラズマを用いたアモルファスシリコンのダストレス成膜" 電気学会プラズマ研究会資料. EPー91ー1. 1-9 (1991)