イオン照射による薄膜用基板の表面制御に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452126
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森 勇藏 大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)
• 研究分担者: 佐野 泰久 大阪大学, 工学部, 助手 (40252598) ; 山村 和也 大阪大学, 工学部, 助手 (60240074) ; 遠藤 勝義 大阪大学, 工学部, 助教授 (90152008) ; 山内 和人 大阪大学, 工学部, 助教授 (10174575) ; 片岡 俊彦 大阪大学, 工学部, 教授 (50029328)
• キーワード: イオンガン / シリコン薄膜 / 低温成膜 / イオン照射 / 薄膜用基板 / 表面制御

研究概要

平成5年度までに得られたイオン照射用イオンガンの基本特性を基にして、具体的な応用としてアモルファス基板上における多結晶シリコン薄膜の低温性膜を試みた。
一般にアモルファス基板上に多結晶シリコン薄膜を形成しようとすると約600℃程度の基板温度が必要となる。そのため、その様な高温に耐えられる石英ガラス等の高価な基板を使用せざるを得ないのが現状である。
ここで、多結晶膜の形成過程を考えると、第一段階の結晶性核の形成と、その後のホモエピタキシャルによる多結晶膜とに分離して考えることが出来る。そして、より高い温度を必要とするのは第一段階の結晶性核の形成であると考え、この過程にシリコンイオン照射を適用した。まず、基板としてホウケイ酸ガラスを用い、シリコンイオンを照射して核の形成条件について検討を行なった結果、適当なイオンエネルギー、照射量のもとで、結晶性核が形成できることが分かった。次に、そのような条件で結晶性核を形成した後、電子ビーム蒸着によりシリコン薄膜を作製した結果、300℃以下という低温で、多結晶シリコン薄膜が作成できることが分かった。
このように、シリコンイオン照射によって結晶性核を形成することにより、従来では不可能な低い基板温度において、多結晶シリコン薄膜が形成可能であること分かった。