転位力学を用いたナノスケール応力推定法の開発

Research Project

Project/Area Number	13750070
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Materials/Mechanics of materials
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	泉聡志東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (30322069)
Project Period (FY)	2001 – 2002
Project Status	Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 2002: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2001: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	転位動力学 / 材料強度 / 計算力学 / 分子動力学 / 半導体 / シリコン / 応力予測 / 界面応力 / 応力測定 / 半導体デバイス / ナノメカニクス
Research Abstract	1)転位発生試験用試験片のTEM観察半導体用薄膜(窒化膜)の真性応力によって発生した転位ループのTEMと腐食ピット観察データにより、真性応力値と温度に依存した転位の幾何学的配置データを得た。このデータは企業より提供されたものである。本研究の手法開発の範囲内では、これらの提供データで十分な検討が行えるため、共同でのTEM観察を行った。 2)応力推定法の高精度化と手法の確立前年度開発した二次元転位動力学シミュレータを発展させた三次元転位動力学シミュレータを新たに開発した。三次元計算においては、二次元では問題にならなかった転位素片の自動分割、転位素片同士の相互作用(張力)、転位素片の鏡像力・転位同士の消滅・ジャンクションの生成の取り扱いが難しくなるため、これらのアルゴリズムを新たに取り入れた。これにより転位の形状予測の精度が格段にあがり、応力推定が可能になった。また、薄膜に発生する応力の予測のための表面・界面応力を分子動力学で予測する手法を提案し、応力推定の精度を上げる検討を行った 3)実デバイスにおける転位発生事例への適用前年度は二次元で行った窒化膜の真性応力による転位発生問題に三次元で行った。結果、二次元では取り扱えなかった転位ループの詳細な形状の表現と、二次元では表現不可能であった三次元方向への転位の分布の考慮が可能となり、よりリアルな転位形状表現が可能となった。実験のTEM観察の転位ループ形状に二次元と比べより近づく結果となった。これにより、転位発生サンプルについてTEM観察を行えば、応力が推定できるシミュレータを開発・検証できた。