2017 Fiscal Year Annual Research Report
ビーム実験および数値シミュレーションによるプラズマエッチング表面反応機構の解明
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16J00613
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
李 虎 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマエッチング / 表面反応 / イオンビーム / 数値シミュレーション / 透明導電膜 / ITO / ZnO / 半導体新規材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、主に透明導電膜（Transparent Conductive Films: TCFs）材料のナノスケール微細加工における表面反応機構の解明を目的として研究を行ってきた。透明導電膜材料であるITO（tin-doped indium oxide）やZnO(zinc oxide)は光電子デバイスのみならず、太陽電池、人工網膜などの資源節約や医療技術革新においても、重要な材料であり、次世代半導体デバイスの新規材料として期待されている。
半導体デバイスの高集積化と高性能の発展とともに、原子層制御可能な微細加工技術が必要不可欠になってきた。しかし、従来のシリコン（Si）系半導体材料と違って、透明電極材料のような半導体新規材料に対しての微細加工技術（エッチング技術）はまだ確立されていない。したがって、その新材料に対して、さらなる微細化の要求に応じるプラズマエッチング技術を開発するために、プラズマと固体表面との反応を明らかにする必要がある。本研究では、新規材料の微細加工プロセスにおけるエッチング反応機構を明らかにするために、ビーム照射実験と数値シミュレーション解析を行った。
イオンビーム装置を用いて、CH4プラズマに含まれている各活性種（CxHyイオンやH*ラジカル等）を独立に制御し、基板表面に照射することで、個々の活性種がエッチング反応に与える影響を明らかにした。その結果、表面変質層（表面還元と水素含有層）の形成によりエッチングが進行することが分かった。実験とともに数値シミュレーションを行い、エッチング反応における水素の促進効果を原子レベルで解析した。さらに、本研究では、He+イオン照射により結晶粒界の微細化による新たなエッチング機構を明らかにした。
本研究で得られた結果は、未知の微細加工プロセスに対する半導体新規材料のエッチング手法の確立に大きい貢献が期待される。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Effects of hydrogen ion irradiation on zinc oxide etching2017
Author(s)
Hu Li, Kazuhiro Karahashi, Pascal Friederich, Karin Fink, Masanaga Fukasawa, Akiko Hirata, Kazunori Nagahata, Tetsuya Tatsumi, Wolfgang Wenzel and Satoshi Hamaguchi
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Journal Title
Journal of Vacuum Science & Technology A
Volume: 35
Pages: 05C303
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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