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本研究では、高活性なプラズマの生成が容易に実現できるECR(Electron Cyclotron Resonance)マイクロ波プラズマとSiターゲットからのスパッタリングを組み合わせたECRスパッタ法を用いて、Si系絶縁膜を低温で堆積するプロセス技術を確立し、堆積された膜の機能性を発現させることを目的としている。この研究で得られた成果は、以下の通りである。
(1) プラズマ条件を最適化することにより、130℃の低温で成膜速度23nm/min、絶縁破壊電界10MV/cmを有するSi酸化膜を形成する技術を確立した。
(2) Si酸化膜堆積前にプラズマ酸化処理を行い、それに続く130℃での低温堆積と450℃でのアニールにより、9nmの極薄Si酸化膜の低温形成プロセスを確立した。このSi酸化膜は、絶縁破壊電界9MV/cm、界面準位密度1x10^<11>cm^<-2>eV^<-1>以下、固定電荷密度1x10^<11>cm^<-2>以下の機能を有する。
(3) 酸素と窒素の混合プラズマを用いてプラズマ条件を最適化することにより、130℃の低温で、絶縁破壊電界13MV/cmを有するSi酸窒化膜が形成できることを明らかにした。
(4) 緻密なSiN膜がECRスパッター法を用いて室温で堆積された。この窒化膜は、屈折率、赤外吸収、化学エッチングレイト等の特性は高温CVDで成膜したものと同等であることが明らかとなった。
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