有機シリコン化合物を用いたプラズマCVDプロセスにおけるフリーラジカルの役割

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(1)有機シリコン化合物を原料として、誘導結合型高周波プラズマCVDおよびマイクロ波プラズマにより,酸化シリコン薄膜を低温形成するプロセスを開発している.本プロセスにおいて,発光分光法により,プラズマ中の発光するフリーラジカルの挙動が解明でき,形成した酸化シリコン膜の性質との相関関係が判明した.(2)発光分光によって,有機シリコンプラズマ中にOH,CO,Hのフリーラジカルの存在を確認した.フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)によって,形成膜中のSi-OH,Si-CH_3結合状態を解析し,またX線光電子分光法(XPS)によって,膜中のCおよびOの含有状態および結合状態を解析した.これらの解析結果を予測するため,発光分光によるフリーラジカルの計測は有効であることがわかった.プラズマ中のフリーラジカルの挙動を解析することにより,作製される酸化シリコン膜の組成,性質が予測可能となる.(3)原料の有機シリコン化合物として,3種類のメチル系原料,テトラメトキシシラン(TMOS),メチルトリメトキシシラン(MTMS)およびヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)と比較のため1種類のエチル系の原料,テトラエトキシシラン(TEOS)を使用し,原料の違いによるプラズマ中のフリーラジカルの挙動の相違が明らかになった.また,膜の形成機構が原料によって違うことがわかった.(4)酸素を有機シリコン化合物のガスに混合させることにより,フリーラジカルの挙動が変化する.酸素を導入すると,Hβの発光強度は減少し,OHの発光強度が増加した.OHの発光強度が大きな条件下では,膜中にSI-OH結合の多く含まれた酸化膜が形成する.また酸素を導入することにより,COの発光強度は増加し,膜中のSi-CH_3結合は減少する。メチル系の原料では,TMOSとMTMSは,ほぼ同じ挙動を示したが,HMDSOは異なる挙動を示した.