プラズマCVDによるBN薄膜生成過程のエリプソメトリ-解析

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1.研究目的:プラズマCVDによるBN薄膜の析出過程を解明するために、プラズマの状態を示す重要な因子である電子温度および電子密度を複探針法で解析すると共に、BN薄膜の生成過程をエリプソメトリ-で解析し、プラズマの状態とBN薄膜の生成状態との関係を明らかにする事も目的とした。2.研究成果(1)BN薄膜の析出速度および性状と成膜条件との関係:基板温度を973K、原料ガス(BCl_3、NH_3)の分圧を1:1とし、全圧を26〜260Paの範囲で変えた時の析出速度と屈折率の変化を解析した結果、析出速度は全圧が高いほど大きくなること、および屈折率は1.7〜1.9の範囲にあり、全圧190Pa付近で最大にあることが分かった。(2)BN薄膜生成時のプラズマ状態と成膜条件との関係:プラズマ状態(電子温度,電子密度)と反応系温度およびガス圧との関係を調べた結果、電子温度はガスの混合により大きくなくが、反応系温度と全圧にはほとんど依存しないこと、電子密度はガスを混合しても変化しないが、反応系温度が高いほど大きくなることが分かった。(3)析出膜の組成分析:赤外分光法を用いて析出膜の組成分析を行った結果、基板温度が873K以下の時には膜中にNH_4Clが含まれるが、973K以上ではその量は減少すること、および屈折率の高い皮膜ほどNH_4Clの混入量は少ないことが分かった。(4)BN薄膜の性状とプラズマ状態との関係の考察:以上の結果より、不純物含有量が少なく屈折率が大きいBN皮膜が生成する時のプラズマは電子温度と電子密度が共に高く、したがって励起化学種の運動エネルギ-が大きく、かつその存在量も多いと考えられる。