気相・表面その場分光による多結晶シリコン・プラズマ堆積機構の解析

利用气相/表面原位光谱分析多晶硅等离子体沉积机理

基本信息

批准号：
06750028
负责人：
白藤立
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.気相反応過程の解析多結晶シリコン堆積のためのSiF_4/SiH_4/H_2混合気体のプラズマ中に生成されるラジカル種の種類と密度を,計算機シミュレーションおよび質量分析法により予測した.主なラジカル種としては,SiH_4から生成されるSiH_3,H,およびSiF_4から生成されるSiF_3およびFラジカルが基板表面近傍で支配的であり,堆積速度と正の相関を有するのはSiH_3であることを明らかにした.2.表面反応および膜堆積過程の解析(1)SiH_4/H_2にSiF_4を添加することにより,膜中の結晶成分が50%から80%まで結晶成分が向上した.このことから,SiF_3およびFは成膜のためのSi原子の供給はしないが,膜質の向上に寄与していることを明らかにした.またH_2希釈率を増加させると,更に堆積初期における結晶の成分が向上した.このことから,HラジカルもしくはH_2も堆積過程に影響を及ぼしていることを示した.(2)SiF_3およびFの効果を調べるため,Si薄膜表面にSiF_4プラズマが与える影響を調べた.その結果,c-Siにくらべa-Siのエッチング速度が高く,SiF_4/SiH_4/H_2プラズマ中ではa-Si成分の半選択的エッチングが結晶成分の向上に寄与していることが示唆された.また,結晶成長を阻害する不純物に対する影響にも着目し,Fが表面の酸素に吸着しやすいことを明らかにした.しかし表面から脱離して除去されるには至らなかった.(3)反応室の外部より別途Hラジカル生成源を設け,Hラジカルが膜表面に及ぼす影響を調べた.Hラジカル処理により堆積した膜が除去されることから,Hラジカルの主な効果がエッチング効果であることを示した.しかし詳細な解析の結果,エッチングにより生じる表面荒れ層の下層には,結晶成分が処理前よりも向上した層が形成されていることが明らかになった.

1。分析气相反应过程的分析通过计算机模拟和质谱法预测了用于多晶硅沉积的SIF_4/SIH_4/H_2气体混合物的血浆中产生的自由基物种的类型和密度。显然，主要的激进物种是SIF_3和F自由基由SIH_3，H和SIF_4产生的，在底物表面附近占主导地位，并且SIH_3与沉积速率2具有正相关。分析表面反应和膜沉积过程和膜沉积过程（1）将SIF_4添加到SIH_4/H_2添加SIF_4/H__2的组合，从50％添加了Crystalline Componentes的50％。这表明SIF_3和F并不能为胶卷形成提供SI原子，而是有助于提高胶卷质量。另外，增加H_2稀释率进一步改善了沉积开始时的晶体成分。这导致H_2和H_2以及H_2的阴影。（2）为了研究SIF_3和F的影响，我们研究了SIF_4等离子体对Si薄膜表面的影响。结果，建议A-SI的蚀刻速率高于C-SI，并且A-SI分量的半选择性蚀刻有助于改善SIF_4/SIH_4/H_2等离子体中晶体成分。我们还专注于抑制晶体生长的杂质的作用，并且F很容易吸附到表面氧气中。揭示了这一点，但没有从表面上取出并去除。（3）与反应室外部分别提供了H自由基生成源，并研究了H自由基对膜表面的影响。通过H自由基处理去除沉积膜，表明H自由基的主要作用是蚀刻作用。然而，详细的分析表明，在蚀刻产生的表面粗糙层的下层中形成了改进的晶体成分的层，而不是处理前。