2011 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ－シリコン表面相互作用で誘起される欠陥生成メカニズムの解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions |
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| Project/Area Number |
22110511
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
篠原 正典 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80346931)
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| Keywords | 水素プラズマ / シリコン / 多重内部反射 / 赤外吸収分光法 / アモルファス化 / 欠陥 / イオンエネルルギー |
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| Research Abstract |
シリコンは，半導体デバイス形成には重要な半導体材料である。また，シリコン膜の堆積や加工を実現するために使われる水素ラジカル・水素イオンは半導体製造技術にとって、重要なものである。高エネルギーの水素イオンのシリコンへの打ち込みを用いてSi基板を薄片化する技術が実現する一方で、膜堆積中の水素イオンは膜質を劣化させる原因ともなっている。水素イオンはSiテクノロジーにおいて功罪両方ともなりえるのである。水素ラジカル・水素イオンを制御できれば、膜の堆積・加工をより正確に実現できると考えられる。
これまで水素がSi結晶中に侵入しアモルファス化が起こることは知られている。しかしその過程はよく分かっておらず，アモルファス化する過程を防ぐことができれば，プラズマエッチングや膜堆積の際のプラズマダメージの低減に重要な知見を与えることになる。ここで注目したのが，水素プラズマによるSi結晶中の欠陥生成である。水素は結晶中の原子間隙よりも小さく，結晶中に入り込みやすい。結晶中を入り込んだ水素とSi原子が相互作用することにより，欠陥が生じ，アモルファス化に至るのではないかと予想した。
そこで，Si結晶へ水素プラズマを曝露することにより，どのようにSi結晶中がアモルファス化して行くのかを多重内部反射赤外吸収分光法により調べた。その結果，水素プラズマ曝露後すぐに，アモルファス状態では考えられないピークが観察された。これまでの研究結果と比較すると，Si原子欠孔に起因するピークであり，アモルファスが生成される前には，原子空孔ができることがわかった。
また，水素イオンのエネルギーをかえてSi基板に曝露すると，欠陥の生成量は増大するとともに，アモルファス化される量も増大することがわかった。アモルファス化された量は，水素イオンに与えたエネルギーの3/2乗に比例し，チャイルドラングミュア―則に従うことが分った。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
23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 |
23年度が最終年度であるため、記入しない。
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