無声放電を用いた非平衡プラズマによる珪酸エチルと酸素からのシリコン酸化膜合成

使用非平衡等离子体无声放电由硅酸乙酯和氧气合成氧化硅薄膜

• 批准号: 08750251
• 负责人: 石丸 和博
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Gifu National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750251/
• 关键词: 非平衡プラズマ; 化学的気相合成; 方形波パルス無声放電; 珪酸エチル; 活性酸素種; シリコン酸化膜; 量子論解析

本研究の目的を果たしうる実験条件を設定するため、既存のシリコン酸化膜合成用TEOS(珪酸エチル)/酸素反応系化学的気相合成(CVD)装置の改良を含めた実験システムの再構築を行った。これにより、高い電力の投入、さらに反応容器内の減圧化も可能となった。また、高速デジタルオシロスコープを用いた電流・電圧計測系の強化により、方形波パルス無声放電時の急峻な立ち上がり立ち下がりを有する印加電圧波形、および短時間に生じる電流波形をナノ秒オーダーで詳細に計測可能となった。従来行われてきたシリコン酸化膜合成用TEOS/オゾン反応系熱CVDでは、酸素原子が重要な役割を果たしていると言われ、本研究の反応系においても同様なことが考えられる。そこで、膜形成実験に先立ち、まず、反応ガスとして純酸素のみを用いることで、この酸素原子を含めた活性酸素種の生成挙動を、オゾン生成実験および化学反応ミシュレーション解析により調べた。特に方形波パルス無声放電とした場合を低周波(商用)交流無声放電の場合と比較し、方形波パルス無声放電ではその発生メカニズムからより高い非平衡性が得られ、これが原因となって高効率で活性酸素種が生成させることを明らかにした。また、これには適正値が存在し、この理由を電子衝突に伴う酸素分子における励起状態遷移過程の量子論的解析より明らかにした。そして、無声放電、特に非平衡度の高いことが明らかにされた方形波パルス無声放電を用いた非平衡プラズマ場にTEOSと酸素を導入することで、シリコン酸化膜の膜形成実験を行った。過度な反応の進行による粒子状酸化シリコンの多量生成がほとんどない良好な膜形成が可能であり、膜形成の傾向として、基板温度依存性が強いことも確認された。これらの結果から、本手法はプラズマ場の的確な制御により有効な手法となることが示唆された。

The purpose of this study is to improve the existing TEOS/CVD system for acid acidification film synthesis and reconstruct the system. The input of high voltage power and the voltage reduction in the reactor are possible. High speed, high speed, high TEOS/CVD for the synthesis of acidified films in the future is an important method for the synthesis of acidified films in this study. In addition, the film formation process includes the analysis of the formation of active acid species and chemical reactions. Special square wave silent discharge case low frequency (commercial) AC silent discharge case comparison square wave silent discharge case high imbalance is due to high efficiency active acid species generation. The quantum theory analysis of the state transition process is based on the existence of the electron collision with the acid molecule. The film formation process of TEOS and acid is carried out in the absence of sound and non-equilibrium. The possibility of good film formation, the tendency of film formation, and the strong dependence of substrate temperature are confirmed. The result of this method is that the field is controlled by the method.

项目成果

石丸和博: "方形波パルス無声放電による活性酸素種の高効率生成" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 33. 123-124 (1996)

Kazuhiro Ishimaru：“通过方波脉冲无声放电高效产生活性氧”第 33 届日本传热研讨会论文集 33. 123-124 (1996)。

石丸和博: "電子衝突に伴う酸素分子における励起状態遷移過程の量子論的解析" 日本機械学会論文集(B編). 62-598. 2350-2355 (1996)

Kazuhiro Ishimaru：“电子碰撞引起的氧分子激发态转变过程的量子理论分析”日本机械工程师学会会刊（ed.B）2350-2355（1996）。

Kazuhiro ISHIMARU: "Efficient Generation of Active Oxygen Species by Highly Nonequilibrium Pulsed Silent Discharge Plasma" Microscale Thermophysical Engineering. 1-2. 159-169 (1997)

Kazuhiro ISHIMARU：“通过高度非平衡脉冲无声放电等离子体有效产生活性氧”微尺度热物理工程。

石丸和博: "方形波パルス無声放電による非平衡プラズマの形成機構とその特性" 日本機械学会論文集(B編). 63-606. 609-615 (1997)

Kazuhiro Ishimaru：“方波脉冲无声放电的非平衡等离子体的形成机制及其特性”，日本机械工程师学会会刊（编辑 B）609-615（1997 年）。

石丸和博: "方形波パルス無声放電を用いた非平衡プラズマ化学反応の活性酸素種高効率生成への応用" 日本機械学会論文集(B編). (掲載予定). (1997)

Kazuhiro Ishimaru：“利用方波脉冲无声放电的非平衡等离子体化学反应来高效生成活性氧”，日本机械工程学会论文集（B版）（待出版）。