1993 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン網目構造(アモルファスから単結晶まで)制御のための化学反応解析
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02402021
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清水 勇 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40016522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白井 肇 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (30206271)
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| Keywords | マイクロ波プラズマ / 自動エリプソメトリー / その場観察 / layer-by-layer |
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| Research Abstract |
SiF_4,H_2混合ガスのマイクロ波プラズマにより生成される中性ラジカル、SiFnHm(n+m=3),を堆積前駆体とし、同様にプラズマ分解により生成された原子状水素を構造形成のメディエータとし、シリコン多結晶(Poly-Si)薄膜の低温堆積、およびその電気・光学特性の評価を行った。100A厚程度の超薄膜の堆積と、原子状水素による堆積表面処理を繰り返す、Layer-by-Layer(LL-)法では、300-350℃程度の基板温度において高品質Poly-Si薄膜がえられた。エリプソメトリーによる「その場観測」によれば、原子状水素処理により、堆積した超薄膜中のアモルファス相が結晶化し、グレインの拡大と粒界の構造を制御していることが明かにされた。透過電子顕微鏡による観察によれば、10-20nm径のグレインが柱状に緻密に成長している。リン元素の少量ドーピングにより、poly-Si膜の電気伝導度は飛躍的に向上し、6端子法により、Hall測定を広い温度領域(200℃-77K)で行った。それによると、このPoly-Si膜は欠陥が少なく、グレイン内の自由電子濃度は高く、粒界に存在すると思われる障壁でその輸送過程が支配される典型的不均質構造であることを示唆する結果が得られた。
また、ECR水素プラズマにより、SiCl_2H_2を分解して作製したラジカル、SiClnHm(n+m=3)から、高品質アモルファスシリコン(a-Si:H)膜の作製にはじめて成功した。このラジカルの基板表面への付着時に、塩素と水素の強い化学的相互作用により、構造緩和が著しく促進され、安定な網目構造が形成された。
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[Publications] Deyan He: "“Carrier transport and structural properties of polysilicon films prepared by layer-by-layer technique"" Solar energy Materials & Solar Cells(SEM & SC). (印刷中).
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[Publications] Takayuki Yokoi: "“Fablication of stable hydrogenated amorphous silicon from SiH_2Cl_2 by ECRhydrogen-plasma"" Solar energy Materials & Solar Cells(SEM & SC). (印刷中).
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[Publications] Masanobu Azuma: "“Stable a-Si:H fablicated from halogenous silane by ECRhydrogen plasma"" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中).
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[Publications] Kenjiro Nakamura: "“Structural relaxation in Si network induced by atomic hydrogen under observation with in situ ellipsometry"" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中).
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[Publications] Shun-ichi Ishihara: "“Structure of polycrystalline silicon thin film fablicated from fluorinated precursors by layer-by-layer technique"" Jpn.J.Appl.Phys.33. 51-56 (1994)
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[Publications] Tetsuya Akasaka: "“Si Epitaxy below 400C from fluorinated precursors SiF_nH_m(n+m<3)under In situ observation with ellipsometry"" Jpn.J.Appl.Phys.33. 956-961 (1994)
