【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0010
利用課題名 / Title
水素プラズマ処理
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）その他/Others
キーワード / Keywords
水素プラズマ処理,TRIMシミュレーション
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
布村 正太
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
オプトエレクトロニックデバイス、センサー、半導体では、プラズマプロセスを用いて、デバイスの作製と性能向上が図られる[1,2]。本年度は、各種材料（シリコン、酸化膜、窒化膜、酸化物材料等）に水素プラズマ処理を施し、エッチングと構造変化を詳細に調査した。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】：
原子層堆積装置[FlexAL]
【実験方法】：
各種サンプル（シリコン、酸化膜、窒化膜、酸化物材料等）に水素プラズマ処理を行った。
実験条件は以下の通り。放電様式：ＩＣＰプラズマ、放電ガス：水素、放電電力：200W、ガス圧：８０ｍＴｏｒｒ、ガス流量：５０ｓｃｃｍ、温度：１００℃、処理時間：10min。
結果と考察 / Results and Discussion
分光エリプソメトリを用いて、処理前後のサンプルのエッチング量、屈折率、吸収係数の変化を評価した。また、TRIMシミュレーションを用いて、材料内への水素注入と拡散を評価した。シリコンウエハに対しては、ＱＳＳＰＣ法を用いて、キャリアのライフタイムの変化を測定し、水素プラズマ照射に伴う欠陥の形成と修復を評価した。また、アニール処理により、欠陥の修復を詳細に調べた。
図１に、サンプル処理後の分光エリプソメトリのデータ解析の一例を示す。プラズマ処理にともない、膜厚の減少とともに膜密度が低下することを明らかにした。
図２に、TIRMのシミュレーション結果の一例を示す。条件は、シリコンウエハへの水素イオン200Vの入射とした。図より、水素イオンはウエハ内に数ナノメートル程度注入され、進行方向に加えその垂直方向（面内方向）にも散乱・拡散することが示されることが分かった。今後は、これらの結果を踏まえ、プラズマ処理による構造変化を調査する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ 分光エリプソメトリによる材料のエッチング量評価
図２ TIRMのシミュレーション結果の一例
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献
[1] S. Nunomura et al., Jpn. J. Appl. Phys. 61, 056003 (2022).
[2] S. Nunomura et al., Jpn. J. Appl. Phys. 61,
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件