2018 Fiscal Year Annual Research Report
Control of 3D atomic structures of impurities doped in semiconductors and its application to low-loss high efficient devices
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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26105014
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
筒井 一生 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60188589)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 さくら 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (30314537)
若林 整 東京工業大学, 工学院, 教授 (80700153)
角嶋 邦之 東京工業大学, 工学院, 准教授 (50401568)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 半導体 / 不純物 / 光電子ホログラフィー / シリコン(Si) / ヒ素(As) / 二硫化モリブデン(MoS2) / 原子配列構造 / 電気的活性化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体のシリコン（Si）、シリコンカーバイド（SiC）、III-V族化合物半導体、層状物質半導体の硫化モリブデン（MoS2）等の活性サイトになる不純物の構造を光電子ホログラフィー等の本領域の評価手法を用いて明らかにし、デバイス高性能化のプロセス技術を提案することを目的としている。
Si中にドープした不純物の砒素（As）では、前年度に光電子ホログラフィー法により三種類の異なる化学結合状態を持つAs原子のそれぞれの三次元的な原子配列構造を決めることに成功したのを受け、今年度は熱処理条件の異なる状況での構造解析と電気的活性化との関係で知見を得た。具体的には熱的非平衡度の高いフラッシュランプアニール（FLA）法を用いて活性化し、その後長時間アニールで状況が変化する様子を捉えた。FLAでは長時間アニールとは異なる構造のAsクラスターの形成が示唆され、また、FLＡプロセス後の長時間アニールで活性状態から不活性状態に遷移する際にも特定のクラスター構造に変化することがわかった。
SiCでは、MOSデバイスに重要なSiCと酸化膜界面に窒素（N）原子を導入して界面の電気的特性を向上させるプロセス技術において、N原子の置換位置を光電子ホログラフィー法で明らかにし、結晶面方位との関係も含めて、界面特性を向上させるプロセスの機構の理解が進んだ。
MoS2の薄膜の特性制御の研究では、高純度スパッタ法の成膜技術を進化させた。光電子分光スペクトルに現れる微細構造の解析検討を進めた結果、フォノンと価電子帯との特徴的な相互作用が新たに見出され、さらにこれが膜中に含まれる酸化Moに起因することが明らかになった。これらの微視的な知見を取り込みながら成膜の高品質化が進み、集積型の電界効果トランジスタの動作にも成功した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(32 results)
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[Presentation] 光電子ホログラフィー法によるシリコン中にドープされた不純物の三次元原子配列構造の解析2019
Author(s)
筒井一生, 松下智裕, 室隆桂之, 森川良忠, 名取鼓太郎, 小川達博, 星井拓也, 角嶋邦之, 若林整, 林好一, 松井文彦, 木下豊彦
Organizer
応用物理学会シリコンテクノロジー分科会研究集会
Invited
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[Presentation] Atomic Sites of Dopants in Si Visualized by Spectro-Photoelectron Holography2018
Author(s)
Kazuo Tsutsui, Tomohiro Matsushita, Takayuki Muro, Yoshitada Morikawa, Kotaro Natori, Takuya Hoshii, Kuniyuki Kakushima, Hitoshi Wakabayashi, Kouichi Hayashi, Fumihiko Matsui, Toyohiko Kinoshita
Organizer
2018 International Conference on Solid State Devices and Materials
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Three-dimensional atomic imaging of dopants using atomic resolution holography2018
Author(s)
Tomohiro Matsushita, Takayuki Muro, Toyohiko Kinoshita, Fumihiko Matsui, Hiroshi Daimon, Naohisa Happo, Sinya Hosokokawa, Kenji Ohoyama, Kazuo Tsutsui, Takayoshi Yokoya, Kouichi Hayashi
Organizer
14th Int. Conf. on Electron Spectroscopy and Structure (ICEESS-14)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Status of photoelectron holography at SPring-8:Experimental setup for time- and space-resolved technique and application to individual atomic imaging of multiple dopant sites2018
Author(s)
Toyohiko Kinoshita, Tomohiro Matsushita, Takayuki Muro, Takuo Ohkochi, Hitoshi Osawa, Kouichi Hayashi, Fumihiko Matsui, Kazuo Tsutsui, Kotaro Natori, Yoshitada Morikawa, Takuya Hoshii, Kuniyuki Kakushima, Hitoshi Wakabayashi, 他12名
Organizer
14th Int. Conf. on Electron Spectroscopy and Structure (ICEESS-14)
Int'l Joint Research
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