IV族化合物のプラズマ化学反応における電子状態と表面分子過程の解析

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IV族化合物のプラズマ化学反応における電子状態と表面分子過程について、下記に示す3項目について研究を行なった。1.分子軌道法によるIV族化合物の電子状態の計算と反応性予測。種々のIV族化合物の反応性を予測する一般性のあるパラメーターとして、MNDO法により求められる2中心結合エネルギーおよびHOMOーLUMOエネルギー差(△E)に着目し、炭化水素からそのフッ化物、シラン類、有機シラン類にわたる広範囲の化合物についてプラズマ反応出発原料としての反応性を推定した。その結果、分子内および近い△Eを有する化合物間では、2中心結合エネルギーによって分解モードの比較が可能であり、△Eが大きく異なるものについては△Eの大小により反応性が予測可能であることを見出した。2.プラズマCVDにおける気相分解反応の診断1の計算結果から、メチルシラン系のSiーC結合はSiーH結合より強いと予測される。テトラジメチルジシラン(TMDS)のプラズマとシラン、メタン混合プラズマの発光スペクトルを測定し、計算結果との対応を検討した。計算による予測通りTMDS系ではSiーC結合の切断により生成するSiの発光が観測されずメタン、シラン混合系とは異なる膜構造の形成が可能であることが示された。フェニルシラン系の分解モード推定のためには、励起状態のエネルギー曲面について考察が必要である。3.パルスプラズマの時間分解発光強度の測定による薄膜成長過程の考察パルスプラズマの時間分解発光強度の測定を行ない、界面構造等薄膜成長過程に対する気相反応のゆらぎの影響の程度を見積った。プラズマ休止時間(Toff)とプラズマが定常になるのに要する時間(Tr)の関係を求めると、ある程度Toffが長くなるとTrは一定となる。Trの滞留時間依存性から、Trは原料ガスの滞留時間とほぼ一致することがわかった。