走査型プローブ顕微鏡を用いた多結晶シリコン薄膜成長制御に関する研究

扫描探针显微镜多晶硅薄膜生长控制研究

• 批准号: 08750398
• 负责人: 伊藤 昌文
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750398/
• 关键词: プラズマCVD; 多結晶シリコン; STM; STS; 初期成長

自然酸化膜の付いたSi(100)p型シリコン基板に対し,電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装置により,多結晶シリコン薄膜を基板バイアスを変化させて堆積させた.多結晶シリコン薄膜は水素90%,シラン10%,全圧力0.4Pa,マイクロ波パワー300Wの条件で堆積させた.基板バイアスは-150〜50Vまで変化させた.基板バイアスが50Vのとき結晶性が良く,グレインサイズも大きく約200nmとなった.そこで,基板バイアス50V,0V,-50Vのとき,堆積速度から換算して100nm程度の膜厚になる多結晶シリコンを堆積させた.この表面を大気に暴露せずに走査型トンネル顕微鏡とトンネル分光法により,表面の評価を行った.基板バイアス0V,-50Vでは,直径数百nmのクレータ状の穴が観測された.一方,基板バイアスが+50Vのときは,クレータ状の穴が全く観測されなかった.一面均一な2〜3nmの粒子が観測された.さらに,H終端したSi基板に対しても同様な観測を行った.その結果,基板バイアスを変化させてもクレータ状の穴は観測さなかった.以上より自然酸化膜があるSi基板の場合,イオンで酸化膜が一部無くなったところでは多結晶シリコンが成長してないことが考えられる.そこで自然酸化膜をSTMにより電界蒸発させ一部酸化膜を除去した基板を作製し,先と同様な実験を行った.自作の位置決め機構が不完全なため,この結果により核の発生密度が制御できるかを確認するまでには至らなかった.しかしながら,上記自然酸化膜の付き具合で核の成長が制御できる可能性は確認でき,当初の目的は達成できたと考えられる.今後の課題としては,核発生密度を制御して膜形成することと,実際のプロセスで効率よく制御する方法を見いだすことが考えられる.

Natural acidification membrane の pay い た Si (100), p type シ リ コ ン substrate に し seaborne, electronic サ イ ク ロ ト ロ ン resonance プ ラ ズ マ CVD device に よ り, more crystalline シ リ コ を ン film substrate バ イ ア ス を variations change さ せ て accumulation さ せ た. More crystalline シ リ コ ン film は water 90%, シ ラ ン 10%, full pressure 0.4 Pa, マ イ ク ロ wave パ ワ ー 300 w の accumulation conditions で さ せ た. Substrate バ イ ア ス は - 150 ~ 50 v ま で variations change さ せ た. Substrate バ イ ア ス が 50 v の と き crystalline が く, グ レ イ ン サ イ ズ も big き く about 200 nm と な っ た. そ こ で, substrate バ イ ア ス 50 v, 0 v, - 50 v の と き, stacking velocity か ら conversion し て degree of 100 nm の film thickness に な る more crystalline シ リ コ ン を accumulation さ せ た. こ の surface を big 気 に exposed せ ず に walkthrough type ト ン ネ ル 顕 micromirror と ト ン ネ ル spectrometry に よ り, surface の review 価 を line っ た. The substrate バ アス アス0V,-50Vで で, several hundred nm diameter are measured by が観 レ で タ タ shaped <s:1> holes が観. Side, substrate バ イ ア ス が + 50 v の と き は, ク レ ー タ shape の den が full く 観 measuring さ れ な か っ た. A uniform な 2 ~ 3 nm の particle が 観 measuring さ れ た. さ ら に, H terminal し た Si substrate に し seaborne て も with others な 観 measuring line を っ た. そ の as a result, the substrate バ イ ア ス を variations change さ せ て も ク レ ー タ shape の den は 観 measuring さ な か っ た. Above よ り natural acidification membrane が あ る Si substrate の occasions, イ オ ン で acidification が a plastic film く な っ た と こ ろ で は more crystalline シ リ コ ン が growth し て な い こ と が exam え ら れ る. そ こ で natural acidification membrane を STM に よ り electricity industry steamed 発 さ せ a を acidification membrane to remove し た し, the substrate を cropping と first with others な be 験 を line っ た. Never め institutions が の position since a complete な た め, こ の results に よ り nuclear の 発 raw density が suppression で き る か を confirm す る ま で に は to ら な か っ た. し か し な が ら, written natural acidification with membrane の pay き close で nuclear の growth が suppression で き る possibility は identify で き, original の purpose は reach で き た と exam え ら れ る. Future の subject と し て は, nuclear 発 raw density を suppression し て membrane formation す る こ と と, be interstate の プ ロ セ ス で sharper rate よ く suppression す る method を see い だ す こ と が exam え ら れ る.

项目成果

M.Ito et.al.: "The roles of plasma species on polycrystalline silicon film formation by ECR SiH_4/H_2 plasma" Bulletin of the American Physical Society(Proc.of 49th GEC). 41(6). 1309 (1996)

M.Ito 等人：“等离子体物质对 ECR SiH_4/H_2 等离子体形成多晶硅薄膜的作用”美国物理学会通报（Proc.of 49th GEC）。

R.Nozawa et.al.: "Substrate DC bias effects on low temperature polycrystalline silicon formation in electron cyclotron resonance SiH_4/H_2 plasma-enhanced chemical vapor deposition" J.Appl.Phys.75(in printing). (1997)

R.Nozawa 等人：“电子回旋共振 SiH_4/H_2 等离子体增强化学气相沉积中基底直流偏压对低温多晶硅形成的影响”J.Appl.Phys.75（印刷中）。

R.Nozawa et .al.: "Low temperature polycrystalline silicon formation by nutral reactive species in electron cyclotron resonance SiH_4/H_2 plasma chemical vapor deposition" Proc.of 3rd int.conf.reactive plasmas. 132-133 (1996)

R.Nozawa 等人：“电子回旋共振 SiH_4/H_2 等离子体化学气相沉积中的中性活性物质形成低温多晶硅”Proc.of 3rd int.conf.reactiveplasma。

R.Nozawa et .al.: "Ion bombardment effects on polycrystalline silicon formation in electron cyclotron resonance SiH_4/H_2 plasma enhanced chemical vapor deposition" Proc.of 3rd Asia-pacific conf.plasma sic.& technol.,. 529-534 (1996)

R.Nozawa 等人：“电子回旋共振 SiH_4/H_2 等离子体增强化学气相沉积中的离子轰击对多晶硅形成的影响”Proc.of 3rd Asia-pacific conf.plasma sic。

R.Nozawa et.al: "Effects of ions on surface morphology and structures of polycrystalline silicon films prepared by electron cyclotron resonance silane/hydrogen plasmas" PLASMA PROCESSING XI. 11. 662-667 (1996)

R.Nozawa 等人：“离子对电子回旋共振硅烷/氢等离子体制备的多晶硅薄膜表面形态和结构的影响”等离子体处理 XI。