ナノ構造の制御された高誘電体薄膜のCVDプロセス

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555232
• Research Institution: The Univ.of Tokyo
• Principal Investigator: 小宮山 宏 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80011188)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 功 日本酸素(株), つくば研究所, 真空半導体研究室長 ; 小池 淳義 (株)日立製作所, 半導体事業部, 主任技師
• Keywords: CVD / ナノ構造 / 高誘電体薄膜 / 有機金属錯体

Research Abstract

本年度は昨年度開発した原料供給系を用い、ペロブスカイト型の高誘電体薄膜の合成を行い、その特性ならびに反応機構に関する検討を進めることを目標とした。固体原料であるピバロイドメタン系の錯体を蒸発させるて供給することとしたため、供給量の安定した制御のためには、従来の蒸発器型の原料供給系を改良して蒸発量のインライン計測を可能にする必要があった。具体的には蒸発器内に残った原料の総重量をマイクロバランスによって計測し、その経時変化を追跡した。変化率が蒸発速度に相当しており、その積分値である総変化量から原料のマスバランスを検討し、供給系の安定性を検討することが出来る。
改良型の供給系を複数設置することにより、複合系CVDを可能にした。また、同時に原料の重量変化測定のために用いていたマイクロバランスを低コストのロードセルに変更した。ロードセル出力の温度依存性の問題であったが、これを解決し、複数の固体原料を効率的に制御性良く供給することが出来るようになった。
この改良されたCVD原料供給系を用いて円管型外熱式反応器を用いて製膜実験を行いその反応機構を検討した。例えば、PbTiO_3製膜実験では、TiO_2単元系の反応と同様に気相に拡散律速の製膜機構であることが明らかになった。更に、その製膜種の分子サイズを求めたところ、PbTiO_3とTiO_2とでは異なった値を示すことが分った。これは両反応系における製膜中間体が異なっている事を意味している。即ち、Ti系の原料とPb系の原料が気相で反応を起こすことが分かった。以上の例のように反応機構を解明する事に必要な効率の良い実験が可能となった。

Research Products

• [Publications] 小宮山宏: "基礎工学としての反応工学" 化学工学. 59. 504-507 (1995)
• [Publications] T. Takahashi: "Control of SiH_4/O_2 Chemical Vapor Deposition Using the Gas-phase Additive C_2H_4" Appl. Phys. Left.66. (1995)