XeアシストMPCVDによる高品質ダイヤモンド薄膜の作製とMISFET応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450124
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 牧 哲朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (80273605)
• 研究分担者: 小林 猛 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80153617) ; 藤井 龍彦 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (40238530)
• キーワード: ダイヤモンド薄膜 / CVD / Xe添加効果 / MISFET / フッ化物 / XPS / バンドベンディング

研究概要

前年度の研究実績から,ダイヤモンドCVDにおいてXe添加を行いその触媒的作用により,高品質ダイヤモンド薄膜の作製に成功した.フッ化物薄膜をゲート絶縁膜に用いることにより,ピンニングのみられない良好な変調特性のダイヤモンドMISFETの作製に成功した.
ダイヤモンド表面状態の評価にあたっては,ダイヤモンドからの電子エミッション特性の評価を新しく加えた.ダイヤモンドMISFETの特性向上にあたってはゲート絶縁膜とダイヤモンド表面との界面物性の解析とゲート絶縁膜の膜質の高品質化が不可欠である.フッ化カルシウムゲート絶縁膜とダイヤモンド表面との反応の解析にあたってはX線光電子分光法(XPS)を用いて評価を行った.ダイヤモンド表面は,水素および酸素により終端したサンプルを用いて比較を行った.水素終端ダイヤモンド表面にフッ化カルシウムを真空中,基板温度500℃にて電子ビーム蒸着法により堆積した場合,同条件でチッ化カルシウムを堆積した場合に比べて,ダイヤモンド表面のXPSC1sピークがより高エネルギー側にシフトすることが明らかとなった.これは,フッ化カルシウムを堆積することによりダイヤモンド表面のフッ素化が進行し,これによりダイヤモンド表面が下向きにバンドベンディングしたことによると考えられる.またこの高エネルギー側へのXPSC1sのピークシフト量から,表面のフッ素化の程度は,酸素終端面に比べ水素終端面の方がより進行することが明らかとなった.

研究成果

• [文献書誌] Takeshi Hosomi: "Nuclei-Step-Flow Growth of Diamond Films by Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition Method"Precision Science and Technology for Perfect Surfaces JSPE Publication Series No.3. 733-738 (1999)
• [文献書誌] Takeshi Hosomi: "ENHANCED DIAMOND FILM GROWTH BY Xe-ADDED MICROWAVE PLASMA CVD"Thin Solid Film. (掲載予定). (2000)
• [文献書誌] Takeshi Hosomi: "Electric Properties of Diamond Surface for Electrochemical Devices"Proc. of the 1st Int. Conf. of Frontier Carbon Technology Joint Conf.. 470-473 (1999)
• [文献書誌] Hideki Kawamura: "Extremely Low Voltage Operation of Planar Diamond Electron Emitters"Proc. of the 1st Int. Conf. of Frontier Carbon Technology Joint Conf.. 370-375 (1999)
• [文献書誌] Tetsuro Maki: "Electronic properties of diamond thin film for planar diamond electron emitter applications"Applied Surface Science. (掲載予定). (2000)
• [文献書誌] Tetsuro Maki: "X-ray photoelectron spectroscopy characterization of the diamond thin film surfaces for electronic device application"Jpn.J.Appl.Phys. (掲載予定). (2000)