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本研究では、従来の反応性スパッタプロセスが抱える課題をブレークスルーするため、ターゲット全面を利用したスパッタ放電制御による高速繰り返し原子層堆積に基づく新しい積層技術を開発し、従来技術における課題であった反応性スパッタ製膜プロセスにおける高効率化と超高速化を両立可能なスパッタ製膜技術の創成に新たな道を拓くことを目的としている。
本年度は、これまでに培ってきた放電制御因子に関する知見を基に、製膜プロセスの低温化にも注力して、プラズマ支援スパッタ製膜系の高度制御に向けて研究を推進した。まず、酸化物半導体薄膜の形成プロセスに介在するプラズマ気相の反応性について検討し、気相の反応性制御により、原子状酸素に加えて、より酸化力の強いヒドロキシラジカルを製膜中の気相に生成可能であることを示した。さらに、ヒドロキシラジカル生成を加味したスパッタ製膜プロセスを用いることにより、半導体として動作するプロセスウィンドウを従来よりも格段に広域化することが可能であることを明らかにした。加えて、製膜中のプラズマ気相で生成した反応性粒子の基板表面への照射プロセスについて検討し、本研究での反応性高度制御プラズマスパッタ製膜プロセスにより、酸化物薄膜の緻密化においても有効であることを示した。加えて、窒化物薄膜形成において、スパッタ放電制御による高速繰り返し制御を適用し、製膜プロセスに介在する反応性制御への有効性を示した。
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