| 研究概要 |
まず初めに、本年度の研究によりシリコン表面の単原子層制御を実現させた。シリコン表面を単原子層処理することにより、3次元的な物性を変えることなく新たな表面物性を付加でき、CVDなどの薄膜成長を制御できる可能性がある。本研究では、その手段として化学的手法による単原子層処理を提案した。具体的には、水素終端されたシリコン表面という、一般に半導体プロセスで用いられている表面を出発点として、ジメチルヒドラジン/アンモニアで処理する手法により単原子層窒化処理を行い、その条件,反応機構の解明を行った。これらの結果より、本研究の提案した手法で単原子層処理が可能であることを示し、その最適条件を明らかにした。
次に、この単原子層処理した基板上と水素終端基板上で同時にCVDによる成膜を行い、初期成膜の違いを観察した。チタンナイトライド,ガラス,ダイヤモンドを成膜させたときには、水素終端表面と単原子層窒化処理基板上で、核発生密度にして1桁程度の差がでて、タングステンの成膜では2桁程度の差が生じることを確認した。これより、単原子層処理によるCVD成膜制御の可能性を示された。さらに、タングステンのCVD実験結果より成膜の初期段階では、シリコン表面の単原子層の水素が窒素に置き変わるだけでガラス上への成膜と同程度に成膜が抑制されることが明らかにされた。
さらに、CVDにおける初期核発生形状が、基板と成膜種の反応性に影響されることから、これを用いて核発生密度と核による基板表面被覆率の対応を実験式の形で求めた。これと、実験結果を参照することにより、基板表面と成膜種の反応性を評価する手法を開発した。
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