薄膜形成における光誘起表面反応の利用に関する研究

光诱导表面反应在薄膜形成中的应用研究

基本信息

批准号：
01604554
负责人：
英貢
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機金属化合物であるジメチルアルミニウムハイドライド(DMAIH)を材料ガスとし、重水素ランプ光源として、低温で比抵抗の低いアルミニウム薄膜を形成できる。そこで、本研究ではその反応機構を解明することを目的として行った。特に、薄膜形成に関与する二種類の反応として、表面反応と気相反応があるが、そのどちらが重要であるかは、基礎の立場から興味あるだけでなく、実用上でも結果において大きな差を生じる原因となるため、今日多方面から注目されている。そこで、本研究では光プロセスの特色を生かして、表面反応と気相反応を選択制御することに努めた。まず、光は基板に垂直に照射して、基板表面吸着層で光分解が起こり得るようにした。そのような条件下でガス圧を変えると、約0.3×10^<-3>Torr以下では表面反応のみが誘起され、それ以上では気相反応も並存んすることが分かった。この結論を導くために、膜の堆積速度の波長依存性を調べた。重水素ランプからは160nmを中心とした真空紫外光と、240nmを中心にした紫外光の二つの発光の山がある。適当なフィルタ-で、これらを選別して照射したところ、基板温度200℃では、表面反応は真空紫外光がないと起こらないことが分かった。これに対して,気相反応は紫外光、真空紫外光のどちらででも誘起される。このような反応機構の波長依存性を利用すると、ガス圧0.3Torr以下では真空紫外光を照射しないと膜の成長が起こらないことから、低圧領域では表面反応のみが誘起されると結論される。本研究では、その外に、膜の初期成長段階を観測するため、走査型トンネル顕微鏡を作成した。その結果、基板上でアルミニウムが島状に成長することが認められた。

采用有机金属化合物二甲基氢化铝（DMAIH）作为原料气体和氘灯光源，可以在低温下形成低电阻率的铝薄膜。因此，本研究的目的是阐明反应机理。特别是，薄膜形成涉及两种类型的反应：表面反应和气相反应。哪一种更重要不仅从基本角度来看很有趣，而且在实际结果上也有很大差异。目前正在引起多方面的关注。因此，在本研究中，我们致力于利用光学过程的特点来选择性地控制表面反应和气相反应。首先，垂直于基材照射光，使基材表面的吸附层发生光分解。当在这样的条件下改变气压时，发现在低于大约0.3×10 ^ -3 Torr时，仅引发表面反应，而在此之上，气相反应也共存。为了得出这个结论，我们研究了薄膜沉积速率的波长依赖性。氘灯发出两个光峰：以 160 nm 为中心的真空紫外光和以 240 nm 为中心的紫外光。当选择这些并使用合适的滤光器进行照射时，发现在200℃的基板温度下，如果没有真空紫外光，则不会发生表面反应。另一方面，气相反应可以通过紫外光或真空紫外光引发。利用反应机制的波长依赖性，可以得出结论，在低压区域仅引发表面反应，因为除非照射真空紫外光，否则在低于0.3托的气压下不会发生薄膜生长。在这项研究中，我们还创建了扫描隧道显微镜来观察薄膜的初始生长阶段。结果，观察到铝在基板上以岛状生长。