方形波パルス無声放電を用いた珪酸エチルと酸素によるシリコン酸化膜の化学的気相合成

使用硅酸乙酯和氧气使用方波脉冲无声放电化学气相合成氧化硅薄膜

• 批准号: 06750218
• 负责人: 石丸 和博
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Gifu National College 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750218/
• 关键词: 非平衡プラズマ; 化学的気相合成; 方形波パルス無声放電; 珪酸エチル; シリコン酸化膜; 活性酸素種; 量子論的解析

既存の正弦波無声放電により非平衡プラズマ状態を実現できるシリコン酸化膜合成用TEOS(珪酸エチル)/酸素系常圧化学的気相合成(CVD)装置に,方形波パルス電圧発生装置を取り付けた。これは,パルス周波数が可変可能な構造となっており,種々のパルス周波数にて正弦波より非平衡性の高い反応場を形成することが可能となっている。さらにデジタルオシロスコープを取り付け,波形の観測を容易にした。本装置は従来のTEOS/オゾン系CVD法を応用したものであるため,まず酸素からオゾンへの変換特性を調べ,オゾン生成が行われていることを確認した。その後,酸素と同時にTEOSを反応容器に導入してTEOSをも非平衡状態下に置き,シリコン酸化膜の合成を行った。ここでは,事前に懸念された過度な反応の進行による粒子状酸化シリコンの多量生成もほとんどなく,良好な膜形成が確認できた。また,種々の条件による膜形成の傾向としては,放電回数が多くなる分パルス周波数が高いほど高い膜形成速度が得られ,さらに,膜形成に必要な基板表面での熱エネルギーの供給と高温度場におけるオゾン分解反応とのバランスから,高い膜形成速度のための基板温度は適正値が存在することが確認された。この実験場において,TEOSの一種の酸化現象を支配している活性酸素種として,オゾンとともに基底状態の酸素原子の存在が挙げられ,これはオゾン生成にも重要な影響を与えている。そこで,酸素分子に空間電子が衝突することによる酸素原子への解離反応,または酸素分子の高い励起状態への移行について,量子論的解析を行った。またこれに先立ち,生成した酸素原子に電子が衝突した際の電離の有無についての解析も行った。この結果,基底状態の酸素原子を作りだす電子のエネルギーには適正値が存在することが推測され,プラズマ場の適切な制御により本合成手法が有効となることが示唆された。

在TEOS（硅酸盐）/基于氧气的大气压化学蒸气相合成（CVD）设备中安装了平方波脉冲电压发生器，用于氧化硅膜合成，该设备可以通过现有的Sine-Wave静音排放来实现非平衡血浆状态。该结构具有可变的脉冲频率，可以在各种脉搏频率下与正弦波更高的反应场形成反应场。此外，安装了数字示波器，以促进波形的观察。由于该设备使用了常规的TEOS/Ozone CVD方法，因此首先检查了氧对臭氧的转化特性，并确认进行了臭氧的产生。之后，将TEOS与氧同时引入了反应容器，并将TEOS放置在非平衡状态，并合成了氧化硅膜。在这里，由于以前有关的过度反应进展，几乎没有生产大量颗粒氧化硅氧化物，并且证实了良好的膜形成。此外，作为在各种条件下膜形成的趋势，脉冲频率越高，获得膜形成速率的越高，并且从膜形成所需的底物表面的热能供应之间的平衡与高温场中的臭氧分解反应之间的平衡，则证实，对于高膜温度的底物温度有适当的值。在这个实验领域，也提到了地面氧原子以及臭氧的存在是控制TEOS的氧化现象的活性氧，这对臭氧的产生也具有重要作用。因此，由于空间电子与氧分子的碰撞或氧分子向高度激发的态，对氧原子的解离反应进行了量子理论分析。在此之前，我们还分析了电子与产生的氧原子碰撞时是否存在电离。该结果表明，产生地面氧原子的电子能量具有适当的值，并表明该合成技术可以通过适当控制等离子体场有效。

项目成果

石丸和博: "電子衝突に伴う酸素原子励起状態変化の量子モンテカルロ解析" 第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 31. 934-936 (1994)

Kazuhiro Ishimaru：“电子碰撞引起的氧原子激发态变化的量子蒙特卡罗分析”第 31 届日本传热研讨会论文集。 31. 934-936 (1994)

石丸和博: "電子衝突に伴う酸素分子励起状態変化の量子論的解析" 第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 32(発表予定). (1995)

Kazuhiro Ishimaru：“电子碰撞引起的氧分子激发态变化的量子理论分析”第 32 届日本传热研讨会论文集（待发表）。