| 研究概要 |
半導体デバイスの絶縁膜や光ファイバなどとして使用され、現代のハイテク社会を担う基幹材料となっている非晶質シリカ薄膜について、膜中の不純物や空格子点などの点欠陥が膜の電気的・光学的特性に及ぼす影響を系統的に明らかにすることを目的とした研究を行った。不純物や空格子点などの存在はフォトルミネセンスやESR, FT-IR, 可視〜真空紫外分光, EPMA, SIMS等で明らかにし、電気特性は高電界伝導、絶縁破壊、C-V測定などより明らかにしている。酸素空孔の存在と定量、不純物添加による構造の安定化、成膜法の差による欠陥の多寡などが明らかになった。
平成9年度の研究において、協力な紫外-真空紫外光であるエキシマレーザ光やシンクロトロン放射光を用いることにより、a-SiO_2薄膜からでも充分な強度を有したフォトルミネセンスが得られることが証明され、今まで、有力な評価手段のなかったa-SiO_2薄膜の点欠陥に対する検出手法としてのフォトルミネセンス法が確立できた。さらに、この手法を用いて、シリコン熱酸化膜やSIMOX埋め込み酸化膜を対象として、その膜の製法に起因して膜が本質的に含有する欠陥とイオン注入や高温熱処理等のデバイス製造プロセスにより生じる欠陥の検出と欠陥構造の同定を行うことができた。
平成10年度は、引き続きSIMOX埋め込み酸化膜、フッ素添加SiO_2薄膜やシリコン窒化膜を対象として欠陥の検出と欠陥構造の同定をさらに進めた。また、絶縁破壊測定により、欠陥構造が絶縁破壊強度に与える影響を調査した。
平成11年度はイオン注入や加熱処理により誘起される構造欠陥が、a-SiN_x膜、a-SiO_xN_y膜やTa_2O_5薄膜の電気的・光学的性質に与える影響を明らかにした。さらに、これまでの研究の応用としてGe添加シリカガラスの欠陥を利用した光ファイバグレーティングの作成時に生じている光誘起構造変化を明らかにし、ついでイオン注入法による高効率で安定性の良いグレーティングの作成法を提案した。
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