NF_3プラズマアシスト反応およびNF_3熱化学反応によるSiCのフッ素化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650864
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 田坂 明政 同志社大学, 工学部, 教授 (90066275)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲葉 稔 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80243046)
• Keywords: 三フッ化窒素 / 炭化ケイ素 / 反応性イオンエッチング / 平滑化 / 異方性エッチング

Research Abstract

NF_3圧力1Paとし、Power 100Wの下で30,60および90分間SiCのエッチングを行い、その表面をAFMで観察した。反応性イオンエッチング(RIE)の場合、エッチング時間30分まではナノオーダーの平滑な表面が維持できるのに対し、60分間および90分間エッチングした試料については、粗化が進行し、20nmの凹凸が見られた。NF_3圧力3Pa以下では、エッチング速度が速く、0.5Paでのエッチング速度は87nm/minであった。これらの結果から、2μmの深さまでであれば、NF_3ガスのみで異方性エッチングが可能であり、しかも、ナノオーダーの平滑な表面が維持できると考えられる。一方、全圧10PaのNF_3+20%O_2の混合ガスを用いてRIEすると、NF_3単独ガスの場合よりもエッチング速度は速くなり、平滑な表面が維持できた。また、(111)面方向にエピタキシャル成長させたSiC(111)と多結晶β-SiCをRIEして比較したところ、必ずしも粒界がエッチングされやいとは限らないことがわかった。Ar^+による物理的エッチングでは、いずれの面も均等にエッチングが起こるのに対し、ダウンフローエッチング(DFE)では、SiCの(111),(200)および(222)面よりも(220)および(311)面の方が化学的なエッチングは起こりにくかった。さらに、熱天秤法によるNF_3とSiCの熱化学反応では、ケイ素(Si)が優先的に反応し、生成した炭素原子(C)同士が再結合してグラファイトが生成することも明らかになった。反応生成物としては、CF_4およびN_2F_4が検出されたが、SiF_4およびフッ素-グラファイト層間化合物は確認できなかった。