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

200℃以下退火显着改善低温沉积二氧化硅薄膜的电性能

• 批准号: 21K04649
• 负责人: 堀田 將
• 金额: $ 2.75万
• 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 Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04649/
• 关键词: 低温作製; シリカ膜; OH; 酸化Ｓｉ膜; アンモニアガス; シリコーンオイル

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。

1) Temperature and time dependence of OH radical removal effect in NH3-treated Si film acidified at low temperature 2) Accurate quantitative evaluation method for OH content reduction 1)Low temperature deposition: 100~150 nm thick film thickness: 5 kinds of temperature: 120, 150, 180, 200, 220℃; 6 kinds of time: 5, 10, 20, 60, 120, 240 minutes. The flow rate is 0.2lm for NH3 and 0.05lm for N2. As a result, the OH content after accumulation is 120℃, 5 minutes treatment, about 1/2 decrease, 5 minutes treatment, about 3/8 decrease, 240 minutes treatment. The origin of OH groups is shown by the tendency of the two species of Si-OH groups to form the same relationship between (OH-1) and (OH-2), which is closer to the Si-OH group than 950cm-1 and between (OH-1) and (OH-2) and between (OH-1) and (OH-2) than 3300cm-1. The efficiency of OH-2 and OH-1 is higher depending on the time and temperature. For example, after accumulation, the reduction of R, 120℃, 5 minutes, OH-1, OH-2, R = ~0.56/0.50, R = ~0.35/ 0.32, R =~ 0.33/ 0.41, R =~ 0.13/ 0.28. 2) 950cm-1 near OH-1, 1070cm-1 near OH-1, Si-O-Si, Si-O-Si, Si-O The first derivative of the wave number of the FT-IR spectrum is the smallest and largest difference in the signal intensity. The OH content decreases and the distance between the two waves decreases.