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反応性プラズマの初期過渡状態の解析と制御に関する研究

反应等离子体初始瞬态分析与控制研究

基本信息

批准号：
63632523
负责人：
中山喜萬
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka Prefecture University
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：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、SiH_4はじめとする薄膜形成用ガスを用いた反応性プラズマの初期過渡状態について、系統的にプラズマ生成条件との因果関係を把握し、プラズマの成長機構の解明と制御法の確立を図ることを目的とする。本年度は、発光分光分析に加え質量分析が行えるよう装置を整備し、SiH_4の高周波(13.56MHz)プラズマについて研究を進め下記の成果を得た。1.プラズマ領域内のSiH_4とH_2の初期密度変化は、秒オーダの過渡時間を持つが、この時間は、主に分子のドリフトと拡散に依存し、SiH_4流量、圧力、プラズマ領域と非プラズマ領域の容積比によって決まる。SiH_4とH_2の密度比の変化から、SiH_4の直接解離生成物は主にSiH_2であるが、2次反応によって系全体としてSiH_3が最も多く存在することが分かった。2.発光種SiH^*の発光強度がSiH_4密度に比例するとして見積もった高エネルギー(8.9eV)電子の初期密度変化から、次のことが分かった。SiH_4のような解離性ガス中では、電子のエネルギーは大部分ガス分子の解離に消費されるため、非解離性ガスの場合に比して、高エネルギー電子の増殖に長時間を必要とし、低電力では秒オーダにも及ぶ。3.イオン種Hn^+、SimHn^+によるイオン電流の初期過渡状態は、条件によるが数秒から数十秒の長時間に及ぶ。測定系の妥当性は、過渡状態がイオン抽出口に引加したバイアス電圧に依存しないこと、Heプラズマの場合、He^*、He^+共にステップ応答することにより確認した。また、抽出口に浮動電位変化がイオン電流の過渡変化に対応することから、イオン電流は抽出口付近のイオン密度を反映したものと結論できる。しかし、この過渡状態の原因は不明で、この点については今後の課題である。関連研究として、a-Si:H/aSi_3N_4H超格子製作における初期プラズマの効果を、界面構造の観点から明らかにし、初期プラズマ中の膜厚制御法と初期プラズマの有効利用の可能性も併せて示した。

In this study, we try to understand the initial transition state of SiH_4 thin film formation and the causal relationship between the formation conditions and the growth mechanism of SiH_4 thin film formation. This year, we have made progress in the research of high frequency (13.56MHz) SiH_4 by adding quality analysis to the equipment. 1. The initial density of SiH_4 and H_2 in the domain of SiH_4 and H_2, the transition time of SiH_4 and H_2 in the domain of SiH_4. The density ratio of SiH_4 to H_2 is changed, and the direct dissociation products of SiH_4 are mainly SiH_2 and SiH_3. 2. The ratio of the emission intensity of the emission species SiH^* to the density of SiH_4 is different. SiH_4 is dissociative, and the electron growth rate is lower than that of most molecules in dissociative and non-dissociative cases. 3. The initial transition state of the current is different from that of the condition of Hn^+, SimHn^+, several seconds, several tens of seconds and a long time. The suitability of the measurement system is confirmed by the transient state of the extraction port, the voltage dependence, and the combination of He^* and He^+. The change of floating potential at the outlet reflects the change of current density at the outlet. The reason for the transition state is unclear, and the point is unclear. The relationship between a-Si:H/aSi_3N_4H superlattice fabrication and film thickness control is studied. The results show that the film thickness can be used in the initial stage of a-Si: H/aSi_3N_4H superlattice fabrication.