プラズマプロセスによるフリーラジカル発生、反応、輸送と膜堆積過程の統合的研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06228203
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 田頭 博昭 北海道大学, 工学部, 教授 (10001174)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横澤 亜由美 日本電気株式会社, ULSIデバイス開発研究所, 研究員 ; 菅原 広剛 北海道大学, 工学部, 助手 (90241356) ; ヴェンシェック ピーター 北海道大学, 工学部, 助教授 (80261329) ; 酒井 洋輔 北海道大学, 工学部, 教授 (20002199)
• Keywords: モノシラン / シリル / ダングリングボンド / イオン速度分布 / rfプラズマ / 制御 / 電離係数 / TEOS

Research Abstract

本研究は当初Si_3N_4薄膜を形成するためのラジカルを発生するRFプラズマのシミュレーション解析とその薄膜形成過程のシミュレーションに主としてあてられる予定であったが、Si_3N_4ならびにそのプリカーサラジカルに関する研究が不十分のため、急遽方針を転換して、次のような研究を行ない、成果を発表した。
1)アモルファスシリコン膜堆積についてダイヤモンド格子も用いたモデリングを行い、これによってスピン密度の研究を行なった。その結果、スピン密度を与えるもととなるダングリングボンドはボイド中にあるという結論を得たが、これはおそらく相当に堆積速度が大きく十分密な膜となっていないときの結果であろうと思われる。最近のきわめて良質な膜では、ボイドとダングリングボンドは相関が薄いと報告されており、この点の検討が、今後必要であることを明らかにした。
2)電荷転移と弾性衝突がある気体中のイオンの速度分布、スオームパラメータのモンテカルロ法による研究を行ない、電荷転移によるピークをもつ速度分布の特異な形状が弾性衝突により緩和されることを明らかにした。M.Kushnerが与えた周波数をもとにモノシランガス中のシリルイオンの拡散係数を求めた。
3)RF非平衡プラズマの制御を目的として、トランスジェント特性をもとめ、制御を行なうときの基礎的データを得た。また、比例オンオフ制御による制御性をシミュレーション研究し、制御可能性を見いだした。
4)来年度研究予定のTEOS中の電離係数を、北見工大吉田研究室と協力して測定し、初めてその値を与えた。これは、TEOSガス中のプラズマのシミュレーションの基礎を与えるものである。

Research Products

• [Publications] 田中公盛: "モンテカルロ法による水素化アモルファスシリコン薄膜の堆積過程のモデリング" 第12回プラズマプロセシング研究会プロシ-ディングス(111B-01). (1). 441-444 (1995)
• [Publications] 篠原敦志: "DC及びRF電界下におけるSiH^+_3イオンスオームのモンテカルロシミュレーション" 第12回プラズマプロセシング研究会プロシ-ディングス(11B-08). (1). 409-412 (1995)
• [Publications] 田中公盛: "モンテカルロ法による薄膜堆積過程のシミュレーション(4)" 平成7年春季第42回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集. (1). (1995)
• [Publications] 篠原敦志: "電荷転移を考慮したrf電界下におけるイオン速度分布のモンテカルロシミュレーション" 平成7年春季第42回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集. (1). (1995)
• [Publications] J.Yang: "Simulations of Transients in Capacitively Coupled RF Discharges for Stability and Control Analysis" 平成7年電気学会全国大会講演論文集(No.201). 1. (1995)
• [Publications] H.Sugawara: "Properties of Electron Swarms in Gases in the Upstream Rejion of the Electron Source" Journal of Physics D:Applied Physics. 28. (1995)