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。

在设计大气压力催化剂CVD设备之前，现有设备被用于在更高的气压区域中生长硅膜。将催化剂体温度固定在1800°C，底物温度固定在300°C下，硅烷气和氢的流速分别为1.5 SCCM和90 SCCM，研究了基于Raman Spectrum的生长速率和结晶速率的气压的依赖性。随着气压的增加，生长速率和结晶速率增加，并且观察到突然停止沉积在15 pA的现象。当气压为13 pA时，生长速率和结晶速率均为最大，值分别为11 nm/min和90％。人们认为这种现象是因为分解物种从催化剂转运到底物，并且由于分解物种之间的化学反应而丢失了分解的物种，并且没有发生膜沉积。因此，使用惰性气体的氩气代替氢气，用于在较高的压力区域种植硅膜。将硅烷气（0.5 SCCM）用足够的氩气流速稀释，并在1800°C的催化剂体系温度下增加生长的气压，并在催化剂的身体线温度下进行生长。研究的生长速率为300°C。研究了生长速率，发现其高于20nm/min/min/min/min/min/min。该结果表明，通过将混合气体与硅烷作为惰性气体使用混合气体，即使在大气压（较高压力）下也可以实现膜沉积。基于这些结果，我们设计了一种可以沉积在正常压力区域附近的设备。据透露，将真空排出器泵用于排气系统并为原始气体使用0.1％的硅烷。