2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of Growth Mechanisms in CVD/ALD Processes by a Fusion of Molecular Fluid Engineering and Reaction Engineering
Project/Area Number |
20J20915
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
上根 直也 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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Keywords | ReaxFF MD / DFT / CVD / ALD / Thin Film Growth |
Outline of Annual Research Achievements |
近年,最先端の半導体デバイス実現に向けて多様な機能を有した薄膜材料の開発が進められており,化学気相堆積(CVD)法および原子層堆積(ALD)法は薄膜を堆積させる代表的な手法である.我々は,CVD/ALD法における反応動力学現象の理解を通じて,その表面反応メカニズムの解明を目的としている.本年度は,主に気体分子種(SiH3, SiH2, GeH3, GeH2)の組成および基板温度が堆積薄膜の結晶構造および原子組成に及ぼす影響について調査した. 気体分子種の組成が結晶性に及ぼす影響に関して,SiH3に対してGeH3の割合が0.5の場合に結晶性は最低値を取り,SiH2に対してGeH3の割合が0.7の場合に結晶性は最低値を取ることが示された.気体分子種の組成が薄膜組成に及ぼす影響に関しては,Geを含む気体分子種の導入量を増加させると,薄膜内のSi含有量は減少,Ge含有量は増加した.Hに関しては,一貫した傾向が見られなかった.ただし,薄膜内のGe含有量の増加は導入する気体分子種に大きく依存することが明らかとなった.特にSiH3に対してGeH3を導入した場合と,SiH2に対してGeH3を導入した場合を比較すると,前者のほうがGe含有量は高くなる傾向が示された.この結果は,Geが優先的に薄膜内に取り込まれたことを示しており,実験的にもこのような現象が確認されている. 得られた知見について,2020 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices(SISPAD2020),Pacific Rim Meeting on Electrochemical & Solid-State Science 2020(PRiME2020),などで発表を行った.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定であった,気体分子組成が結晶性に及ぼす影響について解明することが出来たことから,計画は概ね順調に進行している.
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Strategy for Future Research Activity |
来年度以降の課題として,現在の計算によって堆積した薄膜は厳密に堆積量が統一されていないため,表面領域とバルク領域の比率を考えた際に,差異が生じている.現在の解析手法では,表面領域の割合が多いほどに結晶性は低いと判定されるため,堆積量の統一は適切に結晶性を比較するために重要な要因である.また現在の薄膜の堆積量は1 nm程度,原子層で言えば10層程度にしか満たないため,さらなる堆積量の増加が望まれる.従って,来年度は堆積量の統一と増加を実現することで結晶性と組成に及ぼす影響を調査し,得られた結果を学術誌に投稿する予定である.
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Research Products
(7 results)