有機シリコン材料からの高品質ワイドギャップ半導体薄膜の作製

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06650363
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 畑中 義式 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (60006278)
• 研究分担者: SUNIL Wickra 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (50252169) ; 中村 高遠 静岡大学, 工学部, 助教授 (10022287) ; 中西 洋一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00022137)
• キーワード: 有機シリコン / リモートプラズマ / シリコンカーバイド薄膜 / ヘキサメチルジシラン / SiO_2薄膜 / 水素ラジカル反応 / プラズマCVD / TEOS

研究概要

有機シリコンを原料として用いて半導体薄膜を得るために、その反応過程を調べる目的で、リモートプラズマ法を用いて薄膜堆積の実験を行った。SiC系の薄膜を得るために有機シリコンとしてSi-C結合を有するもので、更に、Si-Si結合をも有する分子と、そうでないものとの違いを調べた。原子状水素ラジカルが有機シリコンの分解に作用するためには、Si-Si結合が分子中に含まれていることが必要であることが分かった。従って、SiC薄膜を作製するためには、原料としてヘキサメチルジシラン(HMDS)のようにSi-Si結合を有するものを用いるべきこと、テトラメチルシリルシラン(TMSS)のようにSi-Si結合を多くもつものでも、分子量で規格化すれば、薄膜堆積過程は同じであることが分かった。また、Si-Si結合を含まない例えば、テトラメチルシランの場合、原子状水素ラジカルの反応によって薄膜堆積はおこらないこともわかった。
SiO_2薄膜を得るためにテトラエトキシオキシシリコン(TEOS)を用い、且つECRプラズマを用いることにより、安全かつ低温でカバレージ性の良い薄膜形成が出来ること、また、プラスチック上にもハードコーテイングが可能なことが分かった。また、ヘキサメチルジシラザン(HMDZ)を用いてSiNの堆積を試みた。この有機分子はSi-N結合をもっているが、製膜の過程で炭素の混入が避けられないこと。炭素の混入によりこの得られた薄膜はその電気抵抗が湿度に対して極めて敏感なものであることがわかった。
今後、さらに、有機シリコン及び有機金属の一連のCVD反応過程の追求を展開すると共に新しい薄膜素材の開拓を行っていきたいと考えている。

研究成果

• [文献書誌] A.M.Wrobel: "Remote Hydrogen Plasma Chemical Vapor Deposition Using an Organopentasilane Cluster as a Novel-Forming Precusor" Journal Aplied Physics. 76. 558-562 (1994)
• [文献書誌] S.Wickramanayaka: "Remote Plasma SiO_2 Deposition by Tetraethoxysilane with Chemically and Energetically Different Atomic Species" Japanese Journal Applied Physics. 33-A. 3520-3527 (1994)
• [文献書誌] 畑中義式: "リモートプラズマCVD法による有機シリコンからのシリコン系ワイドギャップ半導体薄膜" 静岡大学電子工学研究所報告. 29. 87-94 (1994)
• [文献書誌] S.Wickramanayaka: "Preparation and Deposition Mechanism of a-SiCiH Films by Using Hexamethyldisilane in a Remote H_2 Plasma" Journal of Electrochemical Society. 141. 2910-2914 (1994)
• [文献書誌] T.Aoki: "Preparation and Characterization of Copper Films Deposited in Hydrogen Remote Plasma by Cu(II) Acetylacetonate" Journal of Electrochemical Society. 142. 166-169 (1995)
• [文献書誌] T.Aoki: "Growth of ZnSe thin films by radical assisted MOCVD method" Applied Surface Science (Proceedings of 7th ICSFS). (印刷中). (1996)
• [文献書誌] Y.Hatanaka: "ZnSe Crystal Growth by Radical Assisted MOCVD" Applied Surface Science (Proceedings of 13th IVC/9th ICSS). (印刷中). (1996)
• [文献書誌] A.M.Wrobel: "High-Quality amorphous hydrogenated silicon carbide coatings by remote plasma chemical vapor deposition from a single source precursor" J.Materials Processing Technology. 53. 477-482 (1995)