プラズマ・固体界面の化学反応観測とその制御

等离子体/固体界面化学反应的观察和控制

• 批准号: 02214208
• 负责人: 清水 勇
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02214208/
• 关键词: 低圧プラズマ; aーSiCx:H; 光伝導度

膜堆積に用いた低圧プラズマ(ECRプラズマ)をラングミュア探針法、質量分析、エミッションスペクトル(OES)を用いて実測し、反応性プラズマの概要を把握した。これによると、1〜0.1torrの水素プラズマで、電子濃度(Necm^<ー3>)は、マイクロ波電力に比例し、2×10^9〜2×10^<10>(cm^<ー3>)に増加するが、電子エネルギ-は約5eVと一定値を示した。また、この様な低圧プラズマでは、H_2^+とイオン種が多く、原子状水素の存在と共に堆積表面の活性化に役立つものと考えられる。水素プラズマ中にCH_4を導入すると、CH_4の分解が促進され、Neの増加が認められるが、電子エネルギ-は低下し、プラズマ冷却効果が認められた。また、CH_4の分解の結果、炭化水素系会合体、C_2Hnが増加し、これが膜堆積における炭素クラスタ-の起因となることが予想される。炭素系会合体の生成は、CH_4と同時にSiH_4を導入することによって抑制されることも確認された。この様なプラズマ診断結果から、水素プラズマ流下で、CH_4、SiH_4ガスを間歇的に導入し、欠陥生成の原因となる炭素クラスタ-を除去する目的で、堆積表面を水素流に露らす方法にて、aーSiCx膜の堆積を行った。先ず、SiH_4、CH_4を同時に供給した系で、光学ギャップは、炭素原料の増加に比例し、2.0ev〜2.5eVまで連続的に制御できることを確認した。しかし、この様なaーSiCx:H膜では、炭素量の増加と共に欠陥が増加する。SiH_4供給を連続的に行うと同時に、CH_4を間歇的に供給する方式では、気相中での炭素会合を有効に抑制し、基板上での水素処理による炭素クラスタ-が排除され、光伝導度の高い(ημγ>10^<ー7>cm^2/V)、欠陥濃度の少ないaーSiCx:H(Eg〜2.1eV)が得られた。この際の堆積速度は〜8A^^°/sと比較的高い値が得られ、期待の持てる膜堆積技術を開発できた。

The film deposition is characterized by low pressure gradient (ECR), probe method, mass analysis, and OES. The electron concentration (Necm^&lt;3&gt;) increases from 1 to 0.1 torr of water element to 2×10 ^(cm ^&lt;3&gt;) and increases from 2× 10 ^9 to 2×10^<10>(cm^&lt;3&gt;) to a constant value of about 5 eV. H_2^+ H_(2 +) H_(2 +) H_(2 + H_(2 +) H_(2 H_(2 +) H_ CH_4 is introduced, CH_4 is decomposed, Ne is increased, electron is generated, and cooling effect is recognized. The results of decomposition of CH_4, the increase of C_2H_n, the formation of carbon atoms and the formation of carbon atoms in films are discussed. The formation of CH_4 and SiH_4 in carbon system was confirmed. The results of diagnosis include: H2O2 flux; intermittent introduction of CH4 and SiH4; causes of carbon deficiency; removal of carbon; method of exposing H2O2 flux; deposition of SiCx film on deposition surface. The simultaneous supply of SiH_4 and CH_4 in the first place, the increase in the ratio of carbon raw materials to SiH_4 and CH_4 in the optical system, and the control of SiH_4 and CH_4 in the 2.0ev ~ 2.5eV range were confirmed. The carbon content of SiCx:H film increases and the total carbon content increases. SiH_4 is supplied continuously and simultaneously, CH_4 is supplied intermittently, carbon convergence in gas phase is suppressed, carbon emission is eliminated, optical conductivity is high (ημγ&gt;10^&lt;cm^7&gt;cm^2/V), and concentration is low. SiCx:H(Eg ~ 2.1eV) is obtained. This time the deposition rate is ~ 8A^^°/s, which is a relatively high value, and it is expected that the film deposition technology will be developed.

项目成果

H.Shirai: "Role of atomic hydrogen on the growing surface in Chemical Annealing" Japanese Journal of Applied Physics. (1991)

H.Shirai：“原子氢在化学退火中生长表面的作用”日本应用物理学杂志。

H.Shirai: "Very stable aーSi:H prepared by“Chemical Annealing"" Japanese Journal of Applied Physics. (1991)

H.Shirai：“通过“化学退火”制备的非常稳定的 aSi:H”《日本应用物理学杂志》（1991 年）。

D.Das: "Narrow BandーGap aーSi:H with Improved Minority CarrierーTransport Prepared by Chemical annealing" Japanese Journal of Applied Physics. 30・2B. 364 (1991)

D.Das：“通过化学退火制备的具有改进的少数载流子传输的窄带隙 a-Si:H”，日本应用物理学杂志 30・2B 364 (1991)。

H.Shirai: "A Novel Technique Termed“Chemical Annealing"Preparing aーSi:H with More rigid and Stable SiーNetwork" Applied Physics Letters. (1991)

H. Shirai：“一种称为“化学退火”的新技术，制备具有更刚性和稳定的硅网络的 a-Si:H”《应用物理快报》(1991)。