2015 Fiscal Year Research-status Report
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26410010
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
梅本 宏信 静岡大学, 工学部, 教授 (80167288)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ジボラン / 触媒分解 / ホウ素原子 / 不純物ドーピング / ボラザン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、タングステン等の加熱金属触媒体上でのジボラン等の水素化合物の分解過程を実験と理論の両面から追及することを目的としている。以前の研究からシランやホスフィンは、原子にまでばらばらに分解されるのに対し、アンモニアではアミノラジカルと水素原子が主生成物であることが分かっている。今回は、ジボランの分解過程を通じ、水素化物の種類によって分解過程が大きく異なることの原因を探る。また、ジボラン以外のホウ素化合物についても実験を行い、特定高圧ガスに依らないホウ素原子ドーピングの可能性について追究する。
平成２７年度は、平成２６年度の研究からジボランの触媒分解で主に生成すると考えられるＢＨ３の分光学的な直接検出を試みた。具体的には、紫外部のレーザー光を集光して照射し、二光子光分解により発生するＨ原子やＢ原子をレーザー誘起蛍光法や共鳴多光子イオン化法により検出することを試みた。しかし、残念ながら、ジボラン自身が二光子光分解して発生するＨ原子等がバックグラウンドとなるため、ＢＨ３の直接検出には至らなかった。そこで、爆発性がなく安全なボラザン（ボランーアンモニア錯体）やボラジン、アルキルボロン等のホウ素化合物の触媒分解過程について研究を進めた。その結果、ボラザンとトリメチルボロンでは、十分な量のＢ原子の発生が認められ、ジボランに代わる、安全なＢ原子のソースとなりうることが示された。また、ボラジンについては、高効率なＢ原子の生成は認められなかったが、分解効率自身は高く、ＢＮフィルムの前駆物質として期待できることが示された。
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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
平成２７年度は、当初計画していたジボランの分解で生成するＢＨ３の直接検出には至らなかったが、ボラザンとトリメチルボロンについて、ジボランに代わる、安全なＢ原子のソースとなりうることを示すことができた。まず、質量分析法による実験の結果、どちらも高効率で分解することが判明した。また、ボラザンについては、安定生成物として、Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３の他、Ｈ２ＮＢＨ２が確認された。さらに、どちらも水素添加時に、十分な量のＢ原子の生成が確認された。ボラザンの場合、リザーバーを加熱しない場合のＢ原子生成量は少なかったが、リザーバーを３５０ Ｋまで加熱することでジボランの場合に比較しうるＢ原子濃度が観測された。水素無添加系でＢ原子の生成が少ないことは、ワイヤ上での直接生成物が、ＢＨ３やＢＣＨ３（もしくはＢ(ＣＨ３)２）であり、Ｂ原子はＨ原子との後続反応で生成していることを示している。平成２７年度は、このほかに、ボラザンによって、一旦タングステンワイヤをホウ素化し、その後、ボラザンの供給を絶って、水素気流中でホウ素化されたワイヤを加熱することでＢ原子を供給できることを見出した。まだ、予備的な部分もあるが、この方法では、特定高圧ガスを一切使用することなく、窒素等の汚染物の混入の心配もなく、ドーピングを行うことができると期待される。現在、この件を、平成２８年度の主テーマとしたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、ボラザンは容易に加熱金属触媒体上で分解してボランを発生させ、さらに水素原子との反応で発生したボランからホウ素原子が生成することが示され、ジボランに変わる新しいドーパント前駆体となりうることが判明した。しかし、ボラザンを直接ドーパント原料に用いたのでは、窒素原子もドープされる可能性がある。そこで、ボラザン・水素混合ガスを用いて、一旦タングステンワイヤをホウ素化し、その後、ボラザンの供給を断って、純水素中でワイヤを加熱することでホウ素原子発生させる手法を発案した。アンモニアや窒素分子系での実験では、触媒体金属の窒化は起こらないことがすでに知られており、ボラザンの供給を止めれば、窒素原子や窒素化合物の発生は抑止できると考えられる。この手法を用いることで、安全、かつ窒素混入の心配なしにホウ素を半導体基板表面にドーピングすることが可能となると考えられる。
平成２８年度は、種々の条件下におけるＢ原子濃度の定量を通じ、この手法の有効性を実証していく予定である。特に、ボラザン以外にもボラジン等の他のホウ素化合物によるホウ素化、タングステン以外のタンタルやモリブデンをワイヤ材料として用いた場合についても研究を進めていきたい。
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Research Products
(8 results)
