2009 Fiscal Year Annual Research Report
大気圧プラズマを用いた全低温半導体プロセスの開発と応用
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19206018
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安武 潔 Osaka University, 工学研究科, 教授 (80166503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
垣内 弘章 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10233660)
大参 宏昌 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00335382)
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| Keywords | シリコン / 大気圧プラズマCVD / 大気圧プラズマ酸化 / 大気圧プラズマ窒化 / 半導体プロセス / 全低温プロセス / エピタキシャル成長 / ドーピング・エピ技術 |
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| Research Abstract |
大気圧プラズマを用いたin situドーピングSiエピ技術、および酸化・窒化技術を開発することにより、500～600℃以下の全低温半導体デバイスプロセスを確立することを目的とする。
これまでに、上記目的を実現する各要素技術を確立した。本技術をよりニーズの高いエピSi太陽電池製造技術として応用するためには、(001)以外の面方位のSi基板への成膜、現成膜速度0.4μm/minの更なる高速化等の技術開発が必要である。Siエピ成長において、(001)以外の面方位では(111)面の成長が最も困難であるため、本年度はSi(111)基板を用いたエピ成長条件を検討した。その結果、(111)面での成長速度は(001)面の1/10であり、(001)面に比べて表面原子のマイグレーションを、より促進する必要があることが分かった。この場合においても、大気圧プラズマCVDは、熱CVDに比べて、Si表面ヘエネルギー供給し易いため、成長速度の低下は、熱CVD(1/25)に比べて低く抑えられている。
プラズマへの単位体積あたりのエネルギー供給効率、およびSiH_4の利用効率を高めるためには、プラズマギャップを縮小することが効果的であり、エピSi太陽電池製造技術への応用上、重要と考えられる。そこで、ギャップを0.8～1.0mmから0.4～0.6mmに縮小する効果を調べた。その結果、同じ投入電力でSiH_4の分解効率を上昇可能であることが示された。他の効果として、ギャップ間の気体圧力の増加に伴って電極中央部のガス流量が減少し、膜厚の不均一性が発生することが分かった。ギャップ間のガス流れシミュレーションを行い、流量均一化が可能な狭ギャップ電極形状を設計した。これにより、均一性が高く、SiH_4分解効率の高い電極を開発した。
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