CARD(コンピュータ支援反応設計)によるCVD反応系の開発

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シラン/酸素系の反応を利用し、酸化シリコンを成長させるプロセスは代表的なCVD法(気相化学成長法)の一つである。ラジカル連鎖反応により、400℃以下の低温でも成長可能であり、得られる膜質も良好である事から、VLSI作製のプロセスで好んで用いられるが、同時に粉体が発生しやすい欠点がある。ラジカル連鎖反応による気相反応の高速な進行は、本反応が低温でも成膜できる主要な要因であると同時に粉体発生の原因であるとも考えられる。現状では、その進行が直接的に制御する必要がなく、安定的な反応器の操業には困難を伴う。今回、気相に添加物を加える事でこのラジカル連鎖反応を制御する事を目的に研究を進めた。同時に、気相添加物の表面反応への影響についても検討した。本年度は、窒素含有化合物の添加を試みた。具体的には、還元性のNH3と酸化性のNO、NO2を添加物として検討した。その結果、シラン/酸素のみでは粉体が大量に発生してしまう500℃程度の高温領域でもNH3、NOの添加により粉体発生を抑え、スムーズな膜を成膜する事ができる事が明らかになった。またその膜の組成を光電子分子法により検討したが、バックグラウンドレベル以上の窒素は見出されなかった。その一方、NO2の添加によっては、粉体の発生が抑制され得ない事も明らかになった。これらの結果は既往の反応データを用いたシミュレーションの結果と一致しており、シミュレーションによる反応系の設計の可能性を示すのもであると考えられる。以上、窒素含有化合物の添加を行いシラン/酸素系反応を制御する手法を示した。さらにCVDプロセスにおける気相添加物の有用性を示した。