常圧触媒CVD(Cat-CVD)法

常压催化CVD（Cat-CVD）法

基本信息

批准号：
10875069
负责人：
松村英樹
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

常圧触媒CVD装置の設計に先立ち、現有の装置を用いて、従来よりも高ガス圧領域においてシリコン膜の成長を行った。触媒体線温度を1800℃基板温度を300℃、シランガスと水素の流量をそれぞれ1.5sccm、90sccmと固定し、成長レートとラマンスペクトルによる結晶化率のガス圧依存性を調べた。ガス圧の上昇とともに成長レートと結晶化率が増加していき、ガス圧が15Paにおいて突然堆積しなくなる現象を観測した。ガス圧が13Paのとき、成長レートと結晶化率はともに最大となり、その値はそれぞれ11nm/min、90%であった。この現象は触媒体から基板に分解種が輸送される過程で、分解種どうしの化学反応により分解種が失われ、膜堆積が起こらなかったためであると考えられる。そこで、水素ガスの代わりに不活性ガスであるアルゴンを用いて、より高圧領域でシリコン膜の成長を試みた。シランガス(0.5sccm)を十分な流量のアルゴンで希釈して、成長時のガス圧を300Paまで上げて、触媒体線温度1800℃、基板温度300℃で成長を行った。成長レートを調べた結果、20nm/min以上であることがわかった。この結果から、シランとの混合ガスを不活性ガスにすることで常圧(より高圧)でも膜堆積が可能であることが明らかとなった。こうした結果を基に常圧領域近辺でも成膜可能な装置の設計を行った。排気装置には真空エジェクターポンプ、原料ガスにはアルゴン希釈による0.1%シランを利用することが適切であることが明らかとなった。

在设计常压催化 CVD 系统之前，使用现有设备在比传统设备更高的气压下生长硅膜。催化剂管线温度固定在1800℃，基底温度固定在300℃，硅烷气体和氢气的流量分别固定在1.5sccm和90sccm，结晶速率与气压的关系使用生长速率和拉曼光谱进行研究。我们观察到随着气压的增加，生长速率和结晶速率增加，并且当气压为15 Pa时沉积突然停止。当气压为13 Pa时，生长速率和结晶速率均达到最大值，值分别为11 nm/min和90%。这种现象被认为是由于在分解物质从催化剂输送到基材的过程中，分解物质由于它们之间的化学反应而损失，并且没有发生膜沉积。因此，我们尝试使用惰性气体氩气代替氢气在更高的压力下生长硅膜。用充分流量的氩稀释硅烷气体(0.5sccm)，将生长时的气压升至300Pa，在催化剂主体线温度1800℃、基板温度300℃下进行生长。检查生长速度的结果发现，生长速度超过20nm/min。由这些结果可知，通过使用与硅烷混合的惰性气体，即使在常压（高压）下也能够进行成膜。基于这些结果，我们设计了一种即使在常压附近也能形成薄膜的装置。已经清楚的是，使用真空喷射泵作为排气系统以及用氩气稀释的0.1%硅烷作为源气体是合适的。