新しいラジカル計測法によるシラン系プラズマの診断と制御

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680505
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 豊田 浩孝 名古屋大学, 工学部, 講師 (70207653)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 圭二 名古屋大学, 工学部, 助手 (20227888) ; 菅井 秀郎 名古屋大学, 工学部, 教授 (40005517)
• Keywords: 誘導結合プラズマ / シランプラズマ / 水素化アモルファスシリコン

Research Abstract

平成7年度の研究実績をまとめると以下のようになる。
(1)紫外吸収分光法を用いたラジカル計測 紫外吸収分光法を用い、容積結合型SiH_4プラズマ中のSiH_3ラジカル計測に成功した。従来の研究で紫外吸収分光法によるシラン系プラズマ中のSiH_3ラジカルの計測の例はなく、本研究により、プラズマ中のラジカルモニタリングの簡便な方法が実証された。また、プラズマ中に発生する微粒子のモニタリングも行うことができることを示した。
(2)外部導体型誘導結合型シランプラズマによるa-Si:H膜の作成 外部導体型誘導結合シランプラズマ実験装置を用いてプラズマの発光分光分析を行ったところ、従来の容量結合型プラズマに対して、Si^★の発光などが大きく、プラズマ中のSiH_4ガスの解離が極めて高いことが示された。質量分析の測定結果からも同様の結果を得た。さらにこの装置においてa-Si:H膜の低温生成を行ったところ、低圧力、高RF電力の領域において従来の容量結合型プラズマではみられなかったような光導電率の増加(^〜10^<-6>(Ωcm)^<-1>)が低成膜温度でみられた。これは、高品質a-Si:H膜の低温合成の実現に向けて大きな知見である。
(3)外部導体型誘導結合型シランプラズマによるa-Si:H膜の作成 さらに成膜の圧力領域を低圧側に広げるため、アンテナをプラズマ内に配置する内部導体型誘導結合型プラズマ源に表面磁場を組み合わせた装置を用いて実験を行った。プラズマ振動法を用いることにより、誘導結合型SiH_4プラズマにおける電子密度の絶対測定を行い、^〜2×10^<11>cm^<-3>の高いプラズマ密度が得られていることを確認した。また内部導体型誘導結合SiH_4プラズマを用いてa-Si:H膜の堆積を行い、外部導体型プラズマにおいて得られたものよりもさらに1桁近く光電気伝導度の高い膜を得ることに成功した。

Research Products

• [Publications] H.Toyoda: "Simple Direct Monitoring of SiH_3 Rodical and Particulates in a Silane Plasma with Ultraviolet Transmissicn Spectrosocpy" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L448-451 (1995)
• [Publications] M.Goto: "Silyl Radical Detection in a Silane Plasma Using Ultra-Violet Transmission Spectroscopy" Proc,International Workshop on Plasma Sources and Surface Interactions in Materials Processing. PII4 (1995)
• [Publications] M.Goto: "Low Temperature Formation of a-Si:H Film by Inductively Coupled Silane Plasmas" Proc.13th Symposium on Plasma Processing.13. 113-116 (1996)