1995 Fiscal Year Annual Research Report
高周波スパッタ蒸着法による多結晶半導体およびダイヤモンド薄膜の低温成膜
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07455065
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| Research Category |
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
芳井 熊安 大阪大学, 工学部, 教授 (30029152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
垣内 弘章 大阪大学, 工学部, 助手 (10233660)
安武 潔 大阪大学, 工学部, 助教授 (80166503)
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| Keywords | Si薄膜 / 多結晶Si薄膜 / 低温成膜 / 高周波スパッタ蒸着法 |
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| Research Abstract |
本研究は、簡便な成膜法として普及している反応性高周波スパッタ蒸着法においてプラズマ中の中性ラジカルを積極的に利用し、本来非晶質Si薄膜しか成長しない低温基板上に多結晶Si薄膜を成長させようとするものである。中性ラジカルのエネルギーは、基板表面でのSi原子のマイグレーションの促進、核形成、結晶成長に大きく寄与すると考えられる。しかし、プラズマ中のイオンが基板に入射すると、核形成や結晶成長等に悪影響を及ぼすため、基板に阻止電位を印加すること、および、プラズマが直接基板に接触しないようにア-ス電位の金属メッシュで基板をプラズマから隔離することによって、基板へのイオンの入射の抑止を試みた。また、種々の成膜条件下でSi薄膜の成膜実験を行い、成膜パラメータがSi薄膜の構造に及ぼす影響について検討した。本年度の研究実績の概要を以下に列挙する。
1.プラズマ発光分光により、様々な成膜条件(投入電力、ガス圧力等)におけるプラズマ中の中性ラジカル(アルゴンラジカル、水素ラジカル)量の変化を計測した。その結果、投入電力を増加するほど中性ラジカル量は増大することがわかった。また、プラズマ中に水素を混入すると、アルゴンラジカルの発光強度が急激に減少し、原子状水素ラジカルが効率よく生成されることがわかった。
2.プローブ法によって、種々の成膜条件におけるプラズマポテンシャルの測定を行った。また、測定されたプラズマポテンシャルをもとに、基板に印加する阻止電位の設定を行い、基板に流れこむ電流を測定した。その結果、電子電流しか観察されなかったことから、基板には高エネルギーのイオンは入射していないことがわかった。
3.以上の計測・分析結果をふまえて実際にSi薄膜の作製実験を行った。その結果、アルゴンプラズマで成膜を行えば、(100)Siウエハ基板上に300℃という低温下でSiのエピタキシャル成長が可能であることがわかった。また、プラズマ中に水素を混入すると、基板の材質によらず、微結晶Si薄膜(粒径10〜30nm)が得られることがわかった。
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