1989 Fiscal Year Annual Research Report
熱CVD多結晶Si膜成長時におけるプラズマ分解の重畳効果および伝導機構の解明
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63550011
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
長谷川 誠一 金沢大学, 工学部, 教授 (10019755)
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| Keywords | 多結晶Si / CVD / プラズマ印加 / 配向性 / 表面荒れ / ド-ピング効率 / 薄膜トランジスタ |
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| Research Abstract |
前年度までの研究において、減圧下でSiH_4を含む原料ガスを700℃で熱分解(LPCVD)する時に同時にプラズマを印加した時、溶融石英基板上に堆積した多結晶Si膜の構造は、プラズマ発生用高周波電力の増加と共に、ランダム配向から、<100>そして<110>結晶軸配向した多結晶Si膜を選択堆積できることを示した。また、このプラズマを印加した(PECVD)Si膜においては、LPCVD膜に比較して、1.Si膜表面が平滑になること、2.ド-ピング効率が高いこと、3.堆積後の外来汚染に対する安定性が良くなること、などの工業的に有効な効果を持つことを見い出した。
本年度においては前年度の研究を更に進め、堆積温度およびガス混合比(H_2/SiH_4)を変化させた時の配向性について評価を行った。結果として、プラズマを印加した時、<100>または<110>軸への強い配向が観測される堆積温度範囲は、プラズマを印加しない時に比較して高温側にシフトし、またガス混合比は増加(SiH_4の分圧の減少)の方向にシフトすることを見い出した。すなわち、プラズマ印加の構造に与える効果は、堆積温度の増加およびSiH_4分圧の減少による効果と等価であることが判った。この結果は、LPCVD膜に比較してPECVD膜の堆積速度が増加すること、および堆積中にSi膜表面を覆っているH原子の量がプラズマ印加によって減少することが原因となって、表面に吸着されたSi系ラジカルの表面拡散係数の減少によって説明した。種々の印加高周波電力で堆積した多結晶Si膜上に形成されたMOS薄膜ランジスタの電界効果易動度を評価した結果、強い<110>配向をもつPECVD膜が最も高く、ランダム配向をもつLPCVD膜は最も低かった。これらの結果は結晶粒サイズ、配向の強さ、表面の荒れの変化に結び付けられた。
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[Publications] 長谷川誠一: "Structural and electrical properties of P-and B-doped polycrystalline silicon by plasma-enhanced CVD at 700℃" Japanese Journal of AppliedPhysics. 28. L522-L524 (1989)
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[Publications] 長谷川誠一: "Control of preferential orientation by in situ plasma supply during growth of polycrystalline silicon films" Applied Physics Letters. 55. 142-144 (1989)
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[Publications] 長谷川誠一: "Control of preferential orientation in polycrystalline silicon films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition" Journal of Electrochemical Society.
