UHF帯プラズマを用いた次世代大口径機能性薄膜プロセスの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09355002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 後藤 俊夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023255)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塚田 勉 アネルバ(株), 研究所, 研究員 ; 寒川 誠二 日本電気(株), 研究所, 研究員 ; 伊藤 昌文 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10232472) ; 堀 勝 名古屋大学, 工学部, 助教授 (80242824) ; 河野 明廣 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40093025)
• Keywords: プラズマ / CVD / 薄膜 / UHF / ラジカル / アモルファスシリコン / プロセス / Si原子

Research Abstract

大口径UHF帯プラズマ反応装置において,SiH_4ガスを用いてアモルファスSi薄膜の形成を行なった.また,紫外吸収分光装置を用いて薄膜形成中のSiラジカル密度の計測と分光エリプソメーターを用いて表面反応過程の計測を行い興味深い知見を得た.
前年度作製した周波数400MHz,スポ-クスアンテナを有したSiH_4プラズマ反応装置において,圧力13Pa,パワー400W,流量100sccmの条件下でアモルファスSi薄膜を高速堆積することに成功した.この堆積速度は,実用的に望まれている堆積速度(10A/s)を大幅に上回っており非常に興味深い結果である.高速堆積の機構を明らかにするために,紫外吸収分光法を用いてSi原子の密度計測を行ったところ,堆積速度とSi原子の密度には強い相関があることを見出した.また,Si原子密度の圧力依存性を調べたところ,圧力(2-13Pa)に対してSi密度はあまり変化しないことが分かった.この結果は,平行平板型SiH_4プラズマ中のSi原子の振る舞いと大きく異なっていることが判明した.
薄膜堆積中の堆積速度と薄膜表面組成を分光エリプソメトリーによりリアルタイムで計測することに成功した.基板温度の上昇ともに膜中に含まれる欠陥密度は減少するが,膜厚はあまり変化しないことが見出された.これらの知見を基にして,今後は,高品質のアモルファスSi薄膜を高速堆積する技術を確立していく予定である.

Research Products

• [Publications] Y.Yamamoto et al.: "Measurement of Si Atom Density in Ultra High Frequency Discharge Silane Plasma" Proc.of the 50th Gaseous Electronics Conference. 42. 1753 (1997)
• [Publications] R.Yoshida et al.: "Behaviour of the Si Atom in the UHF SiH_4 Plasma" Proc.of the 15th Symposium on Plasma Processing. 15. 52-55 (1998)