化学気相堆積速度の理論上限を超える主・副反応設計

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06904
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 反応工学・プロセスシステム
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 羽深 等 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (40323927)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: シリコンエピタキシャル成長 / トリクロロシラン / ジクロロシラン / 三塩化ホウ素 / モノメチルシラン / 並列ラングミュア過程 / 副生成物

研究成果の概要

化学気相堆積速度の理論上限を超える主・副反応設計を主題とし、化学気相堆積（CVD）法においてラングミュア型表面過程の速度上限を超えるため、並列する化学反応過程を追加することにより製膜速度が従来の上限を超えて増加することを検証した。手法としては、製膜種(珪素塩化物)に製膜加速種(SiHx, BCl3)を加えて、ラングミュア型表面過程を複数・並列させることを試みた、その結果、珪素製膜速度増大が飽和値の1.5～2倍になり、同時に、副生成物が減少することを確認した。これにより、世界規模の半導体珪素薄膜生産性の向上と、表面反応を基本とする全てのCVD過程の革新的効率向上法を提案することができた。

自由記述の分野

プロセス工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

半導体製膜においてホウ素添加するためには一般にジボランが用いられるが、ジボランは猛毒・可燃性である。これに対して三塩化ホウ素は不燃性であると共に毒性が弱いことから半導体プロセスを安全にできる効果がある。三塩化ホウ素は一般にはエッチングガスとしても使用されていることから、化学反応における挙動を把握することにより同一のガスを様々な用途に用いる可能性が拓けるので便利である。本研究により、安全なドーピングと製膜・エッチングを制御できる可能性が示されたことから、その反応機構が把握されるという学術的意義があり、同時に、半導体プロセスと材料を安全にしつつ効率化・簡略化を図るという社会的意義がある。