Significant improvement of electrical properties of low-temperature deposited silica film by annealed at lower than 200oC

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電界印加の効果を明らかにするために、1)低温酸化Si膜に電界を印加せずにNH3アニール処理によるOH基除去効果のアニール温度・時間依存性、2) OH量減少のより正確な定量的評価方法を検討した。1) 　低温堆積した厚さ100～150 nmシリカ膜を、120, 150, 180, 200, 220℃の5種類の温度でそれぞれ、5, 10, 20, 60, 120, 240分の6種類の時間でアンモニアアニール処理を行った。アニールガスは、流量0.2lmのNH3及び0.05lmのN2ガスを用いた。その結果、大まかには堆積直後のOH量が120℃、5分の処理で約1/2まで急激に減少し、その後は、時間と共に緩やかに減少して、240分では約3/8まで減少した。OH基の起因ピークはSi-OHによる950cm-1付近のもの(OH-1)とOHやH2Oによる3300cm-1付近のもの (OH-2)の2種類があるが、何れも同様な傾向を示した。ただ、OH-2のものに比べ、OH-1の方がアニール時間と温度による効果が高い。例えば、堆積直後からの減少割合Rが、120℃では5から240分に長くすると、OH-1, OH-2のRは、それぞれR = ~0.56/0.50からR = ~0.35/ 0.32となり、また220℃では、R =~ 0.33/ 0.41からR = ~0.13/ 0.28となった。2）　950cm-1付近に現れるOH-1ピークは、1070cm-1にピークを持つSi-O-Siによるもの(Si-Oピーク)と重なり、残留ＯH量の定量評価が難しい。そこで、FT-IRスペクトル強度を波数の一階微分を行い、それによる極小、極大ピーク値の差がOHによる信号強度に比例することを理論的に検証した。また、OH基量減少と共に両極値波数間距離が徐々に減少し、ピークが無くなれば、ゼロとなることも分かった。