方形波パルス無声放電を用いた珪酸エチルと酸素によるシリコン酸化膜の化学的気相合成

使用硅酸乙酯和氧气使用方波脉冲无声放电化学气相合成氧化硅薄膜

• 批准号: 06750218
• 负责人: 石丸 和博
• 金额: $ 0.58万
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750218/
• 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; シリコン酸化膜; 活性酸素種; 量子論的解析

既存の正弦波無声放電により非平衡プラズマ状態を実現できるシリコン酸化膜合成用TEOS(珪酸エチル)/酸素系常圧化学的気相合成(CVD)装置に,方形波パルス電圧発生装置を取り付けた。これは,パルス周波数が可変可能な構造となっており,種々のパルス周波数にて正弦波より非平衡性の高い反応場を形成することが可能となっている。さらにデジタルオシロスコープを取り付け,波形の観測を容易にした。本装置は従来のTEOS/オゾン系CVD法を応用したものであるため,まず酸素からオゾンへの変換特性を調べ,オゾン生成が行われていることを確認した。その後,酸素と同時にTEOSを反応容器に導入してTEOSをも非平衡状態下に置き,シリコン酸化膜の合成を行った。ここでは,事前に懸念され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もほとんどなく,良好な膜形成が確認できた。また,種々の条件による膜形成の傾向としては,放電回数が多くなる分パルス周波数が高いほど高い膜形成速度が得られ,さらに,膜形成に必要な基板表面での熱エネルギーの供給と高温度場におけるオゾン分解反応とのバランスから,高い膜形成速度のための基板温度は適正値が存在することが確認された。この実験場において,TEOSの一種の酸化現象を支配している活性酸素種として,オゾンとともに基底状態の酸素原子の存在が挙げられ,これはオゾン生成にも重要な影響を与えている。そこで,酸素分子に空間電子が衝突することによる酸素原子への解離反応,または酸素分子の高い励起状態への移行について,量子論的解析を行った。またこれに先立ち,生成した酸素原子に電子が衝突した際の電離の有無についての解析も行った。この結果,基底状態の酸素原子を作りだす電子のエネルギーには適正値が存在することが推測され,プラズマ場の適切な制御により本合成手法が有効となることが示唆された。

In the existing sine wave silent discharge system, the non-equilibrium state is realized, and the TEOS/acid system gas phase synthesis (CVD) device for acid film synthesis is selected. The frequency of the sine wave can be varied according to the structure and the frequency of the sine wave. The waveform is easy to detect when the waveform is selected. The device is used for TEOS/CVD method, and the conversion characteristics of the acid element are adjusted. After that, the acid and TEOS were introduced into the reaction vessel, and the acid film was synthesized under the condition of non-equilibrium. This is the first time that a good film has been formed. In addition, the film formation tendency of the seed conditions is increased, and the film formation rate is increased. In addition, the film formation is necessary for the substrate surface to be heated and the substrate temperature is increased. In this field,TEOS is a kind of acidification phenomenon, which controls the active acid species in the medium, and the existence of acid atoms in the substrate state is important for the formation of TEOS. In this case, the space electron collision of the acid molecule, the dissociation reaction of the acid atom, and the transition of the highly excited state of the acid molecule are analyzed in quantum theory. The first step is to create an acid atom, and the electrons collide with each other. As a result, the base state of the acid atom can be determined by the electron generation method.

项目成果

石丸和博: "電子衝突に伴う酸素原子励起状態変化の量子モンテカルロ解析" 第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 31. 934-936 (1994)

Kazuhiro Ishimaru：“电子碰撞引起的氧原子激发态变化的量子蒙特卡罗分析”第 31 届日本传热研讨会论文集。 31. 934-936 (1994)

石丸和博: "電子衝突に伴う酸素分子励起状態変化の量子論的解析" 第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 32(発表予定). (1995)

Kazuhiro Ishimaru：“电子碰撞引起的氧分子激发态变化的量子理论分析”第 32 届日本传热研讨会论文集（待发表）。