極浅pn接合形成とドーパント濃度分布のモデリング

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452233
• Research Institution: KEIO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 桑野 博 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10051525)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 正幸 福岡工業大学, 工学部, 教授 (80038984) ; 松本 智 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00101999)
• Keywords: ボロン拡散 / シリコン / 極浅接合 / ドーパント分布のモデリング / 急速熱拡散 / 元素ボロン拡散源

Research Abstract

本研究では,ウエーファ全体を一遍にしかも極めて浅いpn接合を形成する新しいド-ピング技術の開発とドーパント濃度分布のモデリングを目的として研究を行なった。平成6年度では,シリコン表面の清浄化方法を確立し,またドーパントの堆積と急速加熱による浅いpn接合形成を試みた。平成7年度は,この結果を基に本ド-ピング技術の詳細な調査とドーパント分布のモデリングを行なった。はじめに熱分解により堆積させたボロン元素単体薄膜を拡散源とし,瞬間熱拡散法により各種条件によるシリコンへのボロン拡散特性を詳細に調べた。シリコン表面の清浄,拡散源の堆積,拡散プロセスは,超高真空チャンバー内において連続的に行なった。900℃、20秒の瞬間熱拡散において、B薄膜の堆積時間を6sから1800sまで変化させることにより、シート抵抗を2×10^7から5×10^3Ωcm/口の広範囲で変化させることができた。この際,表面濃度を10^<18>から2×10^<20>cm^<-3>まで,接合の深さを20から40nmと精細に制御することができた。続いて点欠陥に基づいたドーパント濃度分布の計算機によるモデリングを行なった。シリコン中のドーパントは,ドーパント単独ではなく,ドーパント-点欠陥(空格子点)複合体を形成して拡散すると言うモデルに基づき,計算機によりその濃度分布を求めた。ドナ不純物である燐に対して,濃度分布に見られるキンクやテイル等の特徴をモデル化することができた。今後は,酸化増速拡散現象などを説明するために空格子点だけでなく,格子間原子も考慮する必要があると思われる。

Research Products

• [Publications] K. Kim, H. Kuwano, Y. Kwon and S. Hahn: "Annealing Behavior of Defects Induced by Self-Implantation in Si" Jpn. J. Appl. Phys. 33. 4060-4964 (1994)
• [Publications] S. Matsumoto: "Shallow Junction Technologies for Future VLSI" Trans. Mat. Res. Soc. Jpn.14B. 1311-1316 (1994)
• [Publications] H. Uji, S. Tatsukawa and S. Matsumoto: "Electrical characteristics of Si/√<3>×√<3>B/Si (111) structures by GSMBE" J. Crystal Growth. 157. 105-108 (1995)
• [Publications] 吉田正幸: "シリコン結晶中のリン拡散におけるリン-空格子点対拡散モデル" 応用物理. 64. 1091-1096 (1995)
• [Publications] M. Yoshida and E. Arai: "Impurity Diffusion in Si Based on the Pair Diffusion Model and Decrease in Quasi-Vacancy Formation Energy, Part One" Jpn. J. Appl. Phys.34. 5891-5903 (1995)
• [Publications] M. Yoshida and E. Arai: "Impurity Diffusion in Si Based on the Pair Diffusion Model and Derease in Quasi-Vacancy Formation Energy, Part Two" Jpn. J. Appl. Phys.3. 44-55 (1996)