高密度プラズマ支援製膜によるナノ構造制御次世代酸化物半導体薄膜低温形成法の創成

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酸化物半導体は、高速動作薄膜トランジスタへの応用をはじめ次世代の機能性材料として期待されているが、現状のデバイス製造においては高温のアニールプロセスが不可欠であることから、使用可能な基板材料に制約があり、次世代のフレキシブルデバイス創成に向けた技術展開には、有機材料をはじめとするフレキシブルな材料基板上に、高品質の薄膜トランジスタを低温で形成することが可能な新たなプロセス技術の開発が不可欠である。このため、本研究では、酸化物半導体薄膜トランジスタ形成プロセスを研究対象とし、独自の高密度プラズマ発生・制御技術に基づく新たなプロセス制御技術の開拓と製膜過程の解明を通じて、従来のプロセスが抱える課題をブレークスルーし、低温製膜において高品質な次世代デバイスを形成可能なプロセス技術を創成することを目的としており、以下の課題を設定して研究を遂行している。［１］薄膜ナノ構造制御因子の解明、［２］薄膜ナノ構造がデバイス特性に及ぼす影響の解明、［３］高密度プラズマ支援製膜プロセス制御法の開発、［４］膜特性評価に基づくプロセスの総合評価。上記の研究目的を達成するため、本年度は、上記の［１］薄膜ナノ構造制御因子の解明と［２］デバイス特性に及ぼす影響の解明に注力し、プロセスの低温化に資するプラズマ高度制御技術の創出に向けて、以下の研究を推進した。新たな制御性を付加した次世代のデバイス形成プロセス技術の創成を目指して、スパッタ放電に高周波誘導結合型プラズマを重畳した高密度プラズマ支援スパッタ製膜プロセス装置を用いて酸化物半導体薄膜を形成し、製膜パラメータに対する制御因子の解明に注力して研究を推進した。その結果、薄膜形成におおいて反応性を制御する新たなプロセスを導入することにより、酸化物薄膜の電気的特性をはじめとする特性制御に資することが示唆された。