超音波励起によるプラズマCVD表面反応の制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05855003
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 川崎 雅司 東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (90211862)
• キーワード: アモルファスシリコン / 圧電振動 / 超音波 / プラズマCVD / XPS / AFM / 低欠陥密度 / 低温合成

研究概要

薄膜作製において膜の構造や物性を決定する過程は、気相活性種が表面居吸着し固相へと変化していく表面反応である。表面反応のモードや速度を制御するには、基板温度が重要なパラメターとなる。本研究では、ポリマー基板の使用が可能な低い(100℃程度)基板温度を維持したまま積極的に表面反応を制御する新手法を開発した。
プラズマCDVによるアモルファスシリコンの作製時に、圧電素子により2MHzの超音波振動を基板に印加し、薄膜の光電特性の向上に成功した。従来から報告されている、紫外光励起やイオン照射等の高エネルギー励起ではなく、低エネルギー量子のマイルドな励起により、従来から報告されているよりも低欠陥密度のアモルファスシリコンを作製できた。
SiH_4を原料とする容量結合型プラズマCVDにより基板温度120℃でアモルファスシリコンを堆積した。基板は共振周波数2MHzのPZT振動子にInで貼り付けた。
圧電振動の印加により光導電率は2x10^<-7>OMEGAcm^<-1>から6xl0^<-5>OMEGAcm^<-1>に向上し、暗導電率は双方ともlxl0^<-10>OMEGAcm^<-1>台であり、光感度の大幅な向上が達成できた。一定光電流法により評価した膜中の欠陥密度は、圧電振動の印加により、lxl0^<16>cm^<‐3>から7x10^<14>cm^<-3>に低減できた。
圧電振動の効果が表面反応の変調であることを確かめるために、in‐situ XPS-とAFMによる表面分析を行った。圧電振動を印加してSnO_2透明電極上に作製したアモルファスシリコン超薄膜は明らかな島状成長をしており、表面でのプリカーサーのマイグレーションの促進が確認できた。

研究成果

• [文献書誌] M.Kawasaki: "“Initial Growth Mode and Interface Analysis of Amorphous Silicon Deposited by Plasma CVD on Ultrasonically Vibrated Substrate"" Proc.2nd Int'l Conf.on Reactive Plasmas and 11th Symp.on Plasma. 637-640 (1994)
• [文献書誌] A.Takano: "“The Obser ation of Growth Zone in Plasma CVD by in-situ Optical Reflection Measurement"" Tech. Digest of PVSEC. 291-292 (1993)
• [文献書誌] D.Haoto: "“Piezoelectric Vibration Effect on Plasma and Photo Chemical Vapor Depositions of Amorphous Silicon"" Tec.Digest of PVSEC. 293-294 (1993)
• [文献書誌] A.Takano: "“Optical Detection and Dynamics of Surface Transient Process in Plasma CVD of Hydrogenated Amorphous Silicon"" J.Noncryst.Solids. 164-166. 115-118 (1993)
• [文献書誌] M.Kwasaki: "“Piezoelectric Effect on Plasma Chemical Vapor Deposition of Hydrogeneted Amorphous Silicon Films"" Mat.Res.Symp.Proc.297. 139-144 (1993)
• [文献書誌] A.Takano,: "“In-situ Determination of Optical Constants of Growing Hydrogenated Amorphous Silicon Film by p-Polarized Light Reflectance Measurement on the Surface"" J.Appl.Phys.73. 7987-7989 (1993)