有機シリコンからの高品質ワイドギャツプ半導体の創成

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455140
• 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: 青木 徹 静岡大学, 大学院・電子科学研究科, 助手 (10283350) ; 中村 高遠 静岡大学, 工学部, 教授 (10022287) ; 中西 洋一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00022137) ; 神藤 正士 静岡大学, 工学部, 教授 (60023248)
• 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 / SiN薄膜 / 水素ラジカル反応 / プラズマCVD / 表面波プラズマ

研究概要

有機シリコンを用いて半導体簿膜を得るために、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(HMD S)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-N結合トリスジメチルアミノシラン(TDMAS)において、シリコン窒素結合を残しつつプラズマ反応によってSiN薄膜堆積を研究した。窒素を含む薄膜の場合、窒素水素結合のまま薄膜形成されると、大気中において水分と反応して薄膜が酸化されること、また、不安定なものになることが分かった。プラズマガスとして、窒素に数パーセントの水素を混合した時、薄膜堆積速度は300nm/minの高速堆積を行うことが出来ることが分かった。
プラズマ発生部にマイクロ波の表面波励起プラズマを導入して、研究の展開をはかった。高密度のプラズマ源として、ドイツ・ブッパータル大学と共同研究を行い、スロット型共振アプリケーターをもちいてリモートプラズマ形式において、性能を確かめた。上記高速堆積の例はこれによる。そのほか、サーファガイドのアプリケーターを作製し高密度プラズマを用いて高速堆積を行った場合を研究した。
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行きたいと考えている。

研究成果

• [文献書誌] S.Wickramanayaka et al.: "On the chemistry of a-SiO2 deposition by plasma enhanced CVD" Appl.Surf.Sci.113/11 4. 670-674 (1997)
• [文献書誌] A.M.Wrobel et al.: "Atomic-induced chemical vapor deposition of a-Si:C:H thin fil materials alkylsilane precursors" Diamond and related Materials. 6. 1081-1091 (1997)
• [文献書誌] K.Sano et al.: "Low temperature deposition of SiC thin films on polymer surface by ECR plasma" Proc.of 4th Int.Symp.on Sputtering and Plasma Process(Kanazawa). 215-220 (1997)
• [文献書誌] T.Aoki et al.: "Deposition of crystalline germanium film in remote plasma after glow" Proc.of 4th Int.Symp.on Sputtering and plasma process(Kanazawa). 221-226 (1997)
• [文献書誌] T.Aoki et al.: "Preparation high quality SiNx films by remote plasma CVD using TDMAS" Electrochem.Soc.Proc.97-25. 1207-1214 (1997)
• [文献書誌] K.Sano et al.: "Low temperature deposition of SiC thin films on polymer surface by ECR plasma CVD" Electrochem.Soc.Proc.97-25. 1417-1422 (1997)
• [文献書誌] A.M.Wrobel et al.: "Reactivity of alkylsilanes and alkylcarbosilanes in atomic hydrogen induced chemical vapor deposition" J.Electrochemi.Soc.145. 1060-1065 (1998)
• [文献書誌] J.Tyczowski etal.: "Electrical and optical properties of carbon-tin films plasma-deposited from teramethyltin in a three-electrode reactor" Appl.Surf.Sci.113/114. 534-538 (1997)