フッ素系反応性プラズマによる結晶質Si薄膜の低温成長

使用氟基反应等离子体低温生长晶体硅薄膜

• 批准号: 04650260
• 负责人: 半那 純一
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650260/
• 关键词: プラズマ; シラン; フッ素; シリコン薄膜; 低温結晶成長; 発光励起種; 発光分光分析; プラズマ; シラン; フッ素; シリコン薄膜; 低温結晶成長; 発光励起種; 発光分光分析

現有のRFプラズマCVD装置に2系列のガス導入機能を持つシャワーヘッド型電極を設置し、本研究の課題であるシランーフッ素化学反応系にプラズマを適用できるように装置の改良を行い化学反応系のみの場合との比較において、プラズマの効果を検証を行った。まず、プラズマやシランのフッ素酸化にともなって生成する発光励起種(SiH^*,SiF^*)からの発光を手がかりとして、シランのフッ素酸化反応に与えるプラズマの効果について調べた。一例として、シラン流量:10sccm(He希釈率5%)、圧力400mtorr、RF投入電力5W(74mW/cm^2)の条件下では、フッ素/シラン流量比>0.1附近からSiF^*の発光が観測され始め流量比の増加に伴ってその発光強度の増加が認められた。この条件では、流量比の選択によって主にプラズマによって生成すると考えられるSiH^*の発光ピークに対して相対的なSiF^*発光強度比を0.2〜0.7(流量比0.2〜1.0)にわたって容易に制御できことが分った。一方、同様の条件下でRF電力の投入を行わない場合、流量比<1の条件下では、SiH^*、SiF^*の発光はほとんど検出できず、さらにフッ素流量を増加させるた場合でも微弱なSiF^*の発光が観測されるにすぎない。条件をかえて、シラン流量を20sccmまで増加させるとシランーフッ素反応系に特有な化学発光が観測される。これらの事実は、本研究で期待したプラズマによるシランのフッ素酸化の加速を示唆する結果と判断された。実際に成膜を行った結果では、プラズマを印加しない場合には膜の成長は認められない条件においても膜の堆積が認められ、また、シランのみのプラズマ分解による膜成長と比較しても成長速度の大幅な増加(前述の条件下では、流量比0.4附近において約4倍)が観測された。成長した膜は、化学反応系に比較して広い面積にわたり均一で、また膜構造はフッ素系プロセスによる膜の特徴を示し、成長温度の上昇により結晶質膜を成長できることが十分期待された。

我们在当前的RF等离子体CVD设备中安装了两种带有气体引入功能的淋浴头型电极，并改进了该设备以使等离子体适用于这项研究的主题，并验证了与仅化学反应系统的情况相比，这是该研究的主题，并验证了等离子体的效果。首先，我们使用发光激发物种（SIH^*，SIF^*）研究了血浆对硅烷氟氧化反应的影响，这些反应与血浆或硅烷的氟氧化一起产生。例如，在硅烷流速为10 SCCM（HE稀释率为5％）的条件下，压力为400 mTORR，RF输入功率为5 W（74 mW/cm^2），从氟/硅烷流量的流量> 0.1观察到SIF^*的发射，并随着流量率的增加而观察到SIF^*。在这种情况下，发现相对于SIH^*发射峰的SIF^*发射强度比（被认为主要由等离子体产生）可以在这种情况下在0.2至0.7（流速比0.2至1.0）中轻松控制。另一方面，当在相同条件下未施加RF功率时，在流速比<1的条件下，几乎无法检测到SIH^*的发射，即使氟流量增加，SIF^*的发射也很少，仅观察到SIF^*的弱排放。如果在不同条件下的硅烷流速增加到20 SCCM，则观察到硅烷氟反应系统所特有的化学发光。这些事实被确定为提示血浆氟氧化的加速度，这是在这项研究中预期的。实际膜的形成结果表明，即使在应用血浆时未观察到薄膜生长的条件下，也观察到膜沉积，并且观察到与单独的硅烷的血浆分解相比，观察到生长速率的显着增加（在上述条件下（在上述条件下，大约是流速约为0.4）的四倍）。与化学反应系统相比，种植的膜在广泛的区域均匀，并且由于基于氟的工艺，膜结构显示了膜的特征，并且完全预计可以通过升高生长温度来增长晶体膜。