二元系アモルファス半導体薄膜作製のためのラジカルビームCVD装置の開発

开发用于制造二元非晶半导体薄膜的自由基束CVD设备

• 批准号: 05750289
• 负责人: 田畑 彰守
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750289/
• 关键词: アモルファス炭化シリコン; プラズマCVD法; キャピラリプレート; ラジカルビーム; 光電導度

光学バンドギャップが大きく光電導率の高いアモルファス炭化シリコン薄膜の作製法として、メタンとシランガスを別々のプラズマ室に導入して分解する分離励起型プラズマCVD法を提案し、その有用性について研究を行ってきた。本研究ではさらに発展させた方法として、プラズマ室先端にキャピラリーを設置することによりラジカルを膜成長表面上へ選択的にかつ方向性を揃えて導入することができるラジカルビームCVD法を考案した。この方法は、分離励起型プラズマCVD法に比べ膜堆積速度が1桁以上速い。また従来のプラズマCVD法により作製された膜に比べ、光学バンドギャップが2.9eVと大きい膜が得られた。光学バンドギャップが2.5eVから2.9eVの膜の光電導率は、従来法による膜の値より2桁程度大きい。しかし、光電導度の暗電導度に対する比(感度)は数十程度と小さい。これは、暗電導率が従来法の値に比べて3桁程度大きくなっているためである。この原因は、膜中の水素含有量が多く、多くのボイドが存在するためと考えられ、水素含有量を低減する方法を併用する必要がある。キャピラリを用いることによりプラズマ室と堆積室との間に圧力差を設けたが、その圧力差は十分ではなく、メタン側プラズマ室にシランガスが堆積室より逆流し完全な分離ができていない。またキャピラリアの穴の大きさによっては、アモルファスの膜が堆積するのではなく、微粒子が堆積する場合がある。そのため、膜作製に適したキャピラリの穴の大きさおよび穴の数(開孔率)の最適値を求める必要がある。また、本研究において計画していたラジカルの測定も併せて行っていかなければならない。

作为一种制备具有大光学带隙和高光电导率的非晶碳化硅薄膜的方法，我们提出了一种将甲烷和硅烷气体引入单独的等离子体室并分解的单独激发等离子体CVD方法，并对其实用性进行了研究。这里。在这项研究中，我们设计了一种进一步开发的方法，即自由基束CVD方法，该方法通过在等离子体室尖端安装毛细管，将自由基选择性地、定向地引入到薄膜生长表面上。该方法的薄膜沉积速率比单独激发等离子体CVD方法快一个数量级以上。此外，与通过传统等离子体CVD方法制备的膜相比，获得了具有2.9eV的更大光学带隙的膜。光学带隙为2.5 eV至2.9 eV的薄膜的光电导率比传统方法生产的薄膜高约两个数量级。然而，光电导率与暗电导率的比率（灵敏度）很小，大约为几十。这是因为暗电导率比传统方法的值高出约三个数量级。其原因被认为是薄膜中氢含量高，空隙多，因此需要采用降低氢含量的方法。虽然通过使用毛细管在等离子体室和沉积室之间产生压力差，但是压力差不够，并且硅烷气体从沉积室回流到甲烷侧等离子体室，从而妨碍了完全分离。此外，根据毛细管孔的尺寸，可以沉积细颗粒而不是非晶膜。因此，需要找到适合膜生产的毛细管孔尺寸和孔数（孔隙率）的最佳值。此外，还必须进行本研究中计划的自由基测量。