任意材料基板上への結晶シリコンの低温・高速成膜に関する研究

任意材料衬底上低温高速沉积晶体硅的研究

• 批准号: 13750097
• 负责人: 垣内 弘章
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750097/
• 关键词: 大気圧プラズマCVD; 多結晶シリコン; 超高速成膜; 低温成膜; 多結晶Si

昨年度に設計・製作した均熱型基板加熱ステージを用いて、原料ガス(SiH_4)とともに使用する不活性ガスの種類およびH_2濃度、プラズマへの投入電力、基板温度を変化させ、それらパラメータとシリコン薄膜の結晶性・結晶粒径との相関関係を系統的に検討した。その結果、500℃以下の低温においても、プラズマへの投入電力を適切に設定するとともに、H_2/SiH_4比を十分に大きくすることによって、大粒径(粒径:約1mm)の多結晶Si薄膜をガラス基板上に高速形成可能であることが明らかになった。一方、得られた多結晶Si薄膜の成長様式について検討した。6X線回折によって膜の配向特性を評価したところ、H_2/SiH_4比が十分に大きい場合には(220)面が主に見られた。これは、Siの成長速度とプラズマ中の原子状水素によるエッチング速度を考慮すると、(110)面が最も成長しやすいためである。また、基板界面付近では、微結晶粒あるいはアモルファス相が観察された。これらのことから、膜の成長様式としては、まず基板上に高密度なSiの結晶核が形成され、それが柱状成長する過程で(110)配向の結晶粒が優勢になるものと考えられる。本年度までの結果からは、大粒径多結晶Si薄膜を得るためには膜厚を厚く(1mm以上)しなければならず、結果として膜厚が薄い段階で結晶粒径を拡大するには至らなかった。しかし、現在、膜成長初期におけるシリコンの核密度の制御方法に関じて基礎的な検討を行うとともに、粒界の制御技術の開発も進めており、移動度の大きな多結晶Si薄膜の低温・高速形成の見通しを得ている。

Last year, it was designed to be used as an even type of substrate, raw material consumer (SiH_4), and raw material consumer (Raw material). The temperature of the substrate, the temperature of The results show that the temperature at low temperature below 500C, the temperature under 500C, the temperature at which the thermal power is used to set the temperature, the H_2/SiH_4 ratio is very large, the temperature is very high, and the size of the particle size (about 1mm) is very high. The high speed formation of the temperature on the substrate of the polycrystalline Si film may be sensitive to temperature. On the one hand, the multi-crystal Si film is formed into a long-length structure. The 6X line folds back the alignment characteristics of the film, and the H_2/SiH_4 ratio is very large. In terms of the growth rate of water and Si, the growth rate of atomic water is very high, and the growth rate of (110) is the highest. The interface of the substrate is close to that of the substrate, and the grain size is different. The formation of high density Si crystal nuclei on the substrate, the formation of crystal nuclei and the growth process of thin films, thin films and thin films. This year, the results show that the thickness of the film (above 1mm) and the grain size of the thin section of the film (above 1mm) show that the grain size of the film is very large. In the early stage of film growth, the control method of nuclear density is very important in the development of high temperature and high speed polycrystalline Si thin films.

项目成果

垣内弘章: "大気圧プラズマCVD法の開発"生産と技術. 54. 46-49 (2002)

Hiroaki Kakiuchi：“常压等离子体CVD法的开发”生产与技术54. 46-49 (2002)。

森 勇藏, 芳井熊安, 安武 潔, 垣内弘章, 大参宏昌, 和田勝男: "大気圧プラズマCVD法によるエピタキシャルSiの低温かつ高速成長(第1報)-エピタキシャルSi成長条件の検討-"精密工学会誌. (印刷中). (2002)

Yuzo Mori、Kumayasu Yoshii、Kiyoshi Yasutake、Hiroaki Kakiuchi、Hiromasa Osami、Katsuo Wada：“利用常压等离子体 CVD 法进行外延 Si 的低温高速生长（第 1 次报告）- 外延 Si 生长条件的检查 -” 精度工程工程师学会杂志（印刷中）（2002 年）。

森 勇藏, 垣内弘章, 芳井熊安, 安武 潔, 松本光弘, 江畑裕介: "大気圧プラズマCVD法による太陽電池用アモルファスSiの超高速成膜"精密工学会誌. 68. 1077-1081 (2002)

Yuzo Mori、Hiroaki Kakiuchi、Kumayasu Yoshii、Kiyoshi Yasutake、Mitsuhiro Matsumoto、Yusuke Ebata：“通过常压等离子体 CVD 方法超快速沉积太阳能电池中的非晶硅”日本精密工程学会杂志 68。1077-1081。 (2002)

Y.Mori, H.Kakiuchi, K.Yoshii, K.Yasutake, M.Matsumoto, Y.Ebata: "High-Rate Deposition of Device-Grade amorphous Si By Atmospheric Plasma CVD"Proceedings of the COE International Symposium on Ultraprecision Science and Technology for Atomistic Production E

Y.Mori、H.Kakiuchi、K.Yoshii、K.Yasutake、M.Matsumoto、Y.Ebata：“通过大气等离子体 CVD 实现器件级非晶硅的高速沉积”COE 超精密科学与技术国际研讨会论文集