大気圧水素プラズマのみによるシリコン薄膜の形成

仅使用大气压氢等离子体形成硅薄膜

• 批准号: 16760256
• 负责人: 大参 宏昌
• 金额: $ 2.24万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760256/
• 关键词: 大気圧水素プラズマ; シリコン薄膜

200Torr〜760Torrの圧力範囲で大気圧水素プラズマを安定して発生させるための水冷型電極を開発し、それを用いて、約30cm2の面積で、面内一様な大気圧水素プラズマを発生させることに成功した。大気圧水素プラズマからの発光を分光計測した結果、一般的な低圧プラズマで観察される原子状水素からの発光(H_α、H_β、H_γ)は非常に弱く、水素分子の電子遷移に起因する発光が200nm〜400nmにかけて非常に強く観察された。冷却電極側に原料Siを、基板ヒーター側に基板を設置し、成膜速度の基板温度依存性、プロセス雰囲気圧力依存性、電力依存性を調査した。その結果、原料Siの温度120℃、基板温度400℃、雰囲気圧力400Torrにおいて約300nm/minの成膜速度が得られた。成膜速度の投入電力依存性は、投入電力の増加と共にほぼ線形に成膜速度の増加が観察された。得られたSi膜は、SEM(走査型電子顕微鏡)およびRED(反射電子線回折)による観察の結果、多結晶Siであることが分かった。また得られた多結晶Siのそれぞれの結晶粒は、基板に垂直に柱状成長していることが分かり、膜厚3μmの時、粒径2μmになることが明らかとなった。さらにXRD(X線回折)の結果から、低温ほど(400)配向する傾向が有ることが判明した。最後に、あらかじめB及びSbがドーピングされたシリコン原料を用いて薄膜を形成することにより、薄膜の導電性制御を行った。その結果、本手法によりドーピングガスを用いずとも、Si薄膜の導電性制御が可能であることが明らかとなった。そこで本手法を用いて作製したpn薄膜ダイオードの電流電圧特性を評価したところ、整流作用が得られ、ダイオードの理想因子はn=1.34であった。

200 torr ~ 760 torr の pressure fan 囲 で big 気 圧 water element プ ラ ズ マ を settle し て 発 raw さ せ る た め の water-cooled type electrode を 発 し, そ れ を with い て, about 30 cm2 の で area, surface within a others な big 気 圧 water element プ ラ ズ マ を 発 raw さ せ る こ と に successful し た. Big 気 圧 water element プ ラ ズ マ か ら の 発 を light spectrometer measuring し た results, low average な 圧 プ ラ ズ マ で 観 examine さ れ る atomistic water element か ら の 発 light (H_ alpha, beta, H_ H_ gamma) は very weak に く, water molecule の electron mobility に cause す る 発 light が 200 nm to 400 nm に か け て very strong に く 観 examine さ れ た. Cooling electrode side に Si を raw material, substrate ヒ ー タ ー side に substrate を set し, film speed の substrate temperature dependency, プ ロ セ ス 雰 囲 気 pressure dependency, power dependence を survey し た. The そ <s:1> results show that the raw material Si <e:1> temperature is 120℃, the substrate temperature is 400℃, the air 囲 pressure is 400 torr, the にお て て is approximately 300nm/min, and the <s:1> film formation rate が gives られた. The film formation speed <s:1> power input dependence, the increase of power input <s:1> と is にほぼ linear に film formation speed <e:1> increases が観 and された. Have ら れ た Si membrane は, SEM (walkthrough type electronic 顕 micro mirror) お よ び RED (reflection electron line inflexion) に よ る 観 の results, more crystalline Si で あ る こ と が points か っ た. ま た have ら れ た more crystalline Si の そ れ ぞ れ の crystals は vertical に columnar growth, substrate に し て い る こ と が points か り, 3 mu m の film thickness, size 2 microns に な る こ と が Ming ら か と な っ た. The さらにXRD(X-ray folding) <s:1> results ら ら and the low-temperature ほ る (400) orientation する tendency が are る る とが とが to determine た. Final に, あ ら か じ め B and び Sb が ド ー ピ ン グ さ れ た シ リ コ ン を raw material with い を て film forming す る こ と に よ り, film の conductivity suppression を line っ た. そ の results, the gimmick に よ り ド ー ピ ン グ ガ ス を with い ず と も, Si film の conductivity suppression が may で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. そ こ で this gimmick を い て cropping し た pn film ダ イ オ ー ド の current electricity 圧 characteristic を review 価 し た と こ ろ, rectifying effect が ら れ, ダ イ オ ー ド の ideal factor は n = 1.34 で あ っ た.

项目成果

Low-temperature crystallization of amorphous silicon by atmospheric pressure plasma treatment in H_2/He or H_2/Ar mixtures

H_2/He或H_2/Ar混合物中常压等离子体处理非晶硅低温晶化

• 发表时间: 2006
• 期刊: The proceedings of the 6th ICRP and 23rd SSP (Matsushima/Sendai)
• 作者: Hiromasa Ohmi;Hiroaki Kakuuchi;Kenichi Nishijima;Heiji Watanabe;Kiyoshi Yasutake
• 通讯作者: Kiyoshi Yasutake

Influence of H_2/SiH_4 Ratio on the Deposition Rate and Morphology of Polycrystalline Silicon Films Deposited by Atomospheric Pressure Plasma CVD

H_2/SiH_4比例对大气压等离子体CVD沉积多晶硅薄膜沉积速率和形貌的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 45・4B(In print)
• 作者: Hiromasa Ohmi;Hiroaki Kakuuchi;Kiyoshi Yasutake;Yasuji Nakahama;Yusuke Ebata;Kumayasu Yoshii;Yuzo Mori
• 通讯作者: Yuzo Mori

Characterization of high-pressure (200-760 Torr), stable glow plasma of pure hydrogen by measuring etching properties of Si and optical emission spectroscopy

通过测量硅的蚀刻特性和光学发射光谱来表征纯氢的高压（200-760托）稳定辉光等离子体

• 发表时间: 2006
• 期刊: The proceedings of the 6th ICRP and 23rd SSP (Matsushima/Sendai)
• 作者: Hiromasa Ohmi;Hiroaki Kakuuchi;Yoshiki Ogiyama;Heiji Watanabe;Kiyoshi Yasutake
• 通讯作者: Kiyoshi Yasutake

大気圧水素プラズマを用いた膜製造方法及び装置

利用常压氢等离子体的膜制造方法及装置

• 发表时间: 2005