メゾスコピック構造形成のためのフリーラジカル制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05237102
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 清水 勇 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40016522)
• 研究分担者: 小田 俊理 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50126314) ; 板谷 謹悟 東北大学, 工学部, 教授 (40125498) ; 松田 彰久 電子技術総合研究所, 非平衡材料研究室, 室長 ; 広瀬 全孝 広島大学, 工学部, 教授 (10034406)
• キーワード: メゾスコピック構造 / アモルフアス・シリコン / ポリシリコン

研究概要

物質の高機能化を目的とし、その構造形成時にフリーラジカルを用いて、メゾスコピック構造を制御するための基礎研究を行った。
たとえば、分光エリプソメトリによる「その場観察」とシミュレーションりより、ガラス基板上でのシリコン多結晶成長機構の観測と、その原子状水素による構造緩和促進効果を確認し、高品質多結晶シリコン薄膜作製の足掛かりを得た。さらに、塩素を含むフリーラジカルを用いて光劣化を低減した高品質アモルファスシリコン膜の作製に成功した。また、全反射赤外吸収分光法(FTIR-ART)によるシリコン表面の原子レベルでの「その場観察」下で、低温(-40℃)基板上にシランのプラスマ分解で生成したラジカルを用い膜堆積を行い、重合反応によるポリシラン生成を確認した。この結果、極めて高い流動性を利用した形状制御のための新しい膜堆積技術である高流動性プラズマCVD法のプロセス原理の一端が明かにされた。
水溶液中でのin situ STM観測を行ないHF及びNH4F溶液におけるエッチング結果から、p-Si(111)面では水素原子で終端された1x1構造が観測され、Si(100)面では、原子レベルで平坦なステップ・テラス構造の形成が実測され、シリコン結晶のウエットエッチングでのメゾスコピック構造形成過程の観測に成功した。さらに、プラズマ分解により生成されるシリルラジカルの堆積表面での付着・構造形成時の欠陥生成・消滅過程の動力学解析と、それにもとづく指針より、10^<14>cm^<-3>台の低欠陥濃度のアモルファスシリコンの作製に成功した。また、Si量子ドット構造形成を目標として、水素ラジカルによるシリコン表面の選択エッチング挙動の検討もすすめられた。

研究成果

• [文献書誌] H.Shin,M.Hashimoto,K.Okamoto,S.Miyazaki and M.Hirose: "High-Fluidity Deposition of Silicon by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Using Si_2H_6 or SiH_4" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 3081-3084 (1993)
• [文献書誌] S.Sugita,T.Abe,and K.Itaya: "Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy of Silver Adlayers on Iodine Coated Au(111)in Perchloric Acid Solution" Appl.Phys.Lett.97. 8780-8785 (1993)
• [文献書誌] G.Ganguly and A.Matsuda: "Defect Formation During Growth of Hydrogenated Amorphous Silicon" Phys.Rev.B. 47. 91-96 (1993)
• [文献書誌] K Nakamura,T.Akasaka,K.Araki,H.Ishida,I.Shimizu: "Structural relaxation in Si network induced by atomic hydrogen under observation with in situ ellipsometry" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中). (1993)
• [文献書誌] M.Azuma,T.Yokoi,I.Shi-iya,and I.Shimizu: "Stable a-Si:H fablicated from halogenous silane by ECR hydrogen plasma" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中). (1993)
• [文献書誌] M.Otobe,M.Kimura,S.Oda: "Selective Etching of Hydrogenated Amorphous Silicon by Hydrogen Plasma" Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中). (1994)