シラン-フッ素系化学反応プロセスを利用するSi薄膜の低温結晶成長技術の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06505001
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 半那 純一 東京工業大学, 工学部, 教授 (00114885)
• 研究分担者: 岡安 良宣 東燃(株), 総合研究所, 研究員 ; 熊谷 啓二 東燃(株), 総合研究所, グループヘッド ; 本間 健二 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (30150288)
• キーワード: CDV / シラン / フッ素 / アモルファスシリコン / 多結晶シリコン / 低温成長 / 反応流

研究概要

シラン-フッ素系反応流を特徴とする本CVDプロセスの技術的課題とその解決の指針を得ることを目的として、試作した縦型CVD装置を用いてSi膜の作製を実施した。特に、成長膜の構造から反応流の特性を評価しやすい非晶質Si膜の成長条件を中心として、反応流の支配因子と考えられるフッ素/シラン流量比、反応圧力、反応ガスの排気速度・滞留時間等をパラメータに選び、膜の均一性、堆積速度、膜構造の評価から、個々の条件における反応流の特質が膜成長に与える影響について検討した。この結果、原料ガスの滞留時間や原料ガスの供給密度が反応流の特性に大きな影響を与えること、さらに、形成される反応流の特性から、Si膜の成長に関して3つの特徴的な成長モードが存在することを見出した。特に、低温結晶化における構造化の抑制因子として、反応流中に形成される2次反応生成物の影響が大きいことが示唆され、ノズルから噴出する原料供給密度を制御することによってこれを解決できる見通しを得た。一方、反応流のダイナミックスの解析では、放電フロー装置中の反応種、生成種を検出する目的で、電子衝撃イオン源をもつ質量分析計を解析用反応装置に設置した。さらに、ターボ分子ポンプで作動排気系を一段増やすことによって装置の改良を行ない、背圧を10^<-9>Torrまで下げ、直流放電により生成する原子の検出を可能にした。昨年度に、引き続き、レーザ蛍光法による反応生成種の検出を行ない、モデル系として選択した遷移金属原子(Ni、Co)といくつかの炭化水素分子との反応の速度定数を決定した。また、生成種としては、TiOの発光およびレーザ誘起蛍光スペクトルによる検出を行ない、TiO(A-X)発光の解析を進めた。

研究成果

• [文献書誌] 半那純一: "半導体大面積薄膜の新しい低温作製法:反応性化学気相成長法" 応用物理. 65. (1996)
• [文献書誌] J. Hanna: "Deposition of Si Thin Films by Reactive CVD" Mat. Res. Soc. Proc.,. 377. 105-111 (1995)
• [文献書誌] J. Hanna, T. Ohuchi and M. Yamamoto: "Direct fabrication of SiGe of crystalhtes on the glasssubstrates: from nano crystals to microcrystals" J. Non-cryst. Solids. in press (1995)
• [文献書誌] K. Honma and D. E. Clemmer: "The importance of electron transter mechanism in reaction of neutral transition metal atoms." Laser Chem.15. 209-220 (1995)
• [文献書誌] T. Sekiguchi, H. Ikeura, K. Tanaka, K. Obi, N. Ueno and K. Honma: "Ion desorption from H_2O chemisorbed on Si(100) by Ols electron excitation at room temperature" J. Chem. Phys.102. 1422-1431 (1995)
• [文献書誌] K. Honma: "Kinetics of Deposition of Electronically Excited Tiatom by CH_4,C_2H_2,C_2H_4 and C_2H_6" J. Chinese Chem. Soc.42. 371-379 (1995)