パルス放電希ガス希釈プロセシングプラズマの反応促進機構の解明と応用に関する研究

脉冲放电稀有气体稀释处理等离子体反应促进机理阐明及应用研究

基本信息

批准号：
01632518
负责人：
渡辺征夫
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyushu University
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

本研究は、アモルファスシリコン膜を生成する際に用いられる高周波放電シランガスプラズマ中のラジカル種の寿命の違いを利用して、成膜に寄与するラジカル種およびその濃度を制御することを目的としている。その制御には、高周波放電の電圧をラジカル種の寿命程度の半周期を持った矩形の低周波電圧で振幅変調する手法をとる。直系25cmのステンレス容器内に直径8.5cmの2つの円板電極を4.5cmの間隔で対向させたプラズマ発生装置に高周波発振器と広帯域増幅器からなる300Wの電源を接続し、気圧40Paでガス流量60sccmのヘリウム希釈5%シランガスを用いて実験を行い、次のような結果を得た。1.高周波ピ-ク電力200W(0.8W/cm^3)という高い電力を用いて6Å/sの速い成膜速度を低シラン濃度(5%)のガスで達成した。2.1.の条件下で気相中微粒子量はミ-散乱測定の検知限界以下であり、成膜後の反応容器内にも微粒子は見られない。3.0〜200Wの電力範囲で、膜の光学ギャップは1.8〜1.95eVと良い値である。4.微粒子生成の特性時間は秒程度以上と非常に遅い。また、CW放電開始後約1秒から微粒子量が急増する。5.シ-スによって支えられていた微粒子の放電OFF後の電極方向への移動速度は2cm/s程度と非常に遅い。6.放電OFF期間中にシ-ス中に存在していた微粒子は放電開始後ms程度の短い時間でシ-ス外に押し出される。7.微粒子は放電OFF後に下部電極側及び真空ポンプ側へと移動して消滅していく。

本研究的目的是通过利用用于生成非晶硅薄膜的高频放电硅烷气体等离子体中自由基物种的寿命差异来控制有助于薄膜形成的自由基物种及其浓度。为了对此进行控制，使用了使用半周期等于自由基物质的寿命的矩形低频电压对高频放电的电压进行振幅调制的方法。将由高频振荡器和宽带放大器组成的300W电源连接到等离子体发生器，该等离子体发生器由在直径25cm的不锈钢容器中以4.5cm的间距相对的两个直径8.5cm的圆盘电极组成使用用氦气稀释的5％硅烷气体进行实验，得到以下结果。 1. 利用 200W (0.8W/cm^3) 的高频峰值功率，我们使用低硅烷浓度 (5%) 的气体实现了 6Å/s 的高沉积速率。在2.1.记载的条件下，气相中的微粒子量低于Mi散射测定的检测限，成膜后的反应容器内未观察到微粒子。在3.0至200W的功率范围内，薄膜的光学间隙为1.8至1.95eV的良好值。 4.粒子产生的特征时间非常慢，大约为秒或更长。此外，从CW放电开始后约1秒起，细颗粒的量急剧增加。 5、放电关闭后，护套支撑的颗粒向电极的运动速度很慢，约为2厘米/秒。 6.在放电OFF期间存在于护套中的颗粒在放电开始后约ms的短时间内被推出护套之外。 7. 关闭放电后，颗粒向下电极和真空泵移动并消失。