2017 Fiscal Year Annual Research Report
Generation and annihilation mechanisms of plasma-induced defects on semiconductor surface
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15K04717
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
布村 正太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (50415725)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマ誘起欠陥 / 半導体 / プラズマプロセス / 水素化アモルファスシリコン / トラップ / 光電流 / キャリア / ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、プラズマ誘起欠陥をその場でリアルタイムに定量評価する手法を開発し、欠陥の発生と修復に関するメカニズムを解明することを目的としている。
本年度は、水素(H2)およびアルゴン(Ar)プラズマを水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)に照射し、a-Si:H表面近傍に形成される欠陥（プラズマ誘起欠陥）をモニタリングした。また、プラズマに加え、ラジカル、フォトンを選択的にa-Si:H表面に照射し、プラズマ誘起欠陥の発生要因を詳細に調べた。以下に得られた成果を記述する。
１）H2およびArプラズマ照射に伴い、a-Si:Hの光電流が大幅に減少することを観測した。この光電流の減少はプラズマ誘起欠陥の発生を意味し、光電流の減少分から欠陥密度が10^18cm-3程度と試算された。また、欠陥が発生する厚み（表面欠陥層）について考察を行った。表面欠陥層は、H2プラズマ照射時に数十ナノメートル、Arプラズマ照射時に数ナノメートル程度と見積もられた。
２）プラズマ、ラジカル、フォトンの選択的照射により、プラズマ誘起欠陥が、主としてラジカル種（H原子やAr準安定状態）によって形成されることを見出した。ArイオンやH3イオン、フォトンも欠陥を生成するが、その量はラジカル種に比べると少ない。
３）Arイオンの照射が膜中に残留欠陥を形成することを見出した。興味深い結果として、残留欠陥の形成量は、Arイオンの照射時間と共に増加し、イオンのフラックスやエネルギーに強く依存しないことを見出した。一方、同じイオンでも、H3イオンは残留欠陥を形成しないことを確認した。以上の結果より、残留欠陥はArイオン照射に伴う水素脱離とArイオンの膜中への侵入により形成されると解釈される。
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