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本研究では、酸化物半導体薄膜形成プロセスにおける反応過程の解明を通じて、プラズマ反応性の高度制御により、良好な特性を有する半導体薄膜の低温形成と大面積均質プロセスの実現に向けた新しいプラズマプロセス技術を創成することを目的としており、以下の課題を設定して研究を推進してきた。［1］アニールプロセスにおける反応過程の解明、［2］低温アニールプロセスの開発、［3］プラズマ支援スパッタ製膜プロセスにおける反応過程の解明、［4］高密度プラズマ支援スパッタ製膜プロセス高度制御法の開発、［5］膜特性評価に基づいたプロセスの最適化。
上記の研究目的を達成するため、これまでに蓄積した知見をもとに、低温かつ大面積でのデバイス形成に適用可能な高度プロセス制御法の開拓に向けて、最終年度に当たる本年度は膜特性評価とプロセスの最適化に注力して研究を推進した。まず、気相での反応性制御とデバイス特性との相関を評価するため、安定同位体元素を反応マーカーとして反応性プラズマプロセスに導入し、昇温脱離ガス分析法（脱離ガスの質量分離が可能）を用いた解析を行うことにより、製膜後の雰囲気から形成膜に付着する気体元素と明確に峻別して、プロセス後の薄膜からの脱離ガスの評価を行った。その結果、プロセス後の薄膜に残存している反応性気体元素は、プロセス室のチャンバ－壁から供給される気体元素に比べて、供給ガスに由来する反応性気体元素の方が圧倒的に支配的であることを明らかにした。さらに、当該プロセス解析を通じて、プラズマ照射プロセスによる薄膜トランジスタ閾値電圧の改善は、弱結合酸素の低減に依ることをプロセスの観点から明らかにした。加えて、これまでに得られた分析評価結果とプロセスとの相関について総合的に検討を行い、高移動度の半導体薄膜を低温で形成するためのプロセス指針が得られた。
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