第 5 章
高密度酸素ラジカルの半導体製造プロセス応用について
無限線路型マイクロ波プラズマ装置を酸素ラジカル供給源として用いたPECVD 装置に よるゲート酸化膜形成について検討を行った。
本装置による SiO2膜は、RFプラズマを用いた装置と比べ、低い界面準位密度を実現し た。特に、TEOS流量：1sccm、O2ガス流量：90 sccm、基板温度：400℃という条件でn-Si 基板上にSiO2膜を形成したところ、熱酸化膜と同程度の界面準位密度を持つ SiO2膜を得 ることができた。一方、他は同じ条件でTEOS流量を2 sccmに増加させると、界面準位密 度は上昇した。これは、酸化しきっていないTEOSが膜中に取り込まれているためと考え られる。また、O2 ガス流量を減らしても同様に界面準位密度は上昇した。よって、TEOS 流量に対して十分なだけのO2ガス流量があることが、低い界面準位密度を持つ SiO2膜を 形成するために重要な要素であると考えられる。
このように、本研究では高密度な水素ラジカルによる遷移金属の選択的な加熱現象は、
Siにおける電極形成プロセスにおいて、熱負荷が最小限としながら自動停止機能も持つ安 定性の高いプロセスが可能となることが示唆された。また、SiC 基板においても、フラッ シュランプアニール法を同程度の短時間でオーミック接合を得ることができており、選択 的な加熱が可能であることから、信頼性の向上にも寄与できる工業的に優れたプロセスと なりえることが分かった。さらに、酸素ラジカル供給源として無限線路型マイクロ波プラ ズマ装置を用いたPECVD装置においては、堆積膜でありながらSiの熱酸化膜と同程度の 界面準位密度を持つ膜が形成できており、SiCやGaNなど良質なゲート酸化膜が得られて いない次世代パワー半導体向けのゲート酸化膜形成装置として期待ができる。
今後も、無限線路型マイクロ波プラズマ装置が、その特長を活かしながら半導体技術の 発展へ寄与することを信じて、本論文を終わりとする。
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