1997 Fiscal Year Annual Research Report
シリコンにおける点欠陥の制御とシミュレーションへの応用
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07455152
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
松本 智 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00101999)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑野 博 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10051525)
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| Keywords | Si中のドーパント(B,P,Sb)拡散 / BとPの減速拡散 / Sbの増速拡散 / Si_3N_4 / Si構造 / Si_3N_4膜応力 / Si中の圧縮歪 / 過剰空格子点の発生 / 格子間原子拡散機構成分 |
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| Research Abstract |
LSIプロセス技術のなかで、ドーパント拡散の制御は、その濃度分布がデバイスシミュレーションの入力データとなるため殊に重要である。ドーパントの拡散は、空格子点や格子間原子などの点欠陥を介して行われるので、点欠陥の挙動を明らかにすることが必要となる。本研究では、このような観点から、Si基板において表面から導入した点欠陥がB,P、Sbなどのドーパント拡散に及ぼす影響、点欠陥と積層欠陥との相互作用、導入した点欠陥の拡散係数の決定、あるいはドーパントの拡散機構の解明などを明らかにすることを目的とした。
はじめに、Si_3N_4膜を堆積させたSi基板構造において、熱処理によりSi_3N_4膜中に発生する応力を走査レーザー法により評価した。膜中には伸張応力が、またSi基板表面には圧縮応力が発生する。続いて、Si_3N_4膜下のSi基板中のドーパント拡散および積層欠陥との相互作用を調べた。BおよびPは減速拡散を示し、一方、Sbは増速拡散を示し、また積層欠陥が消滅することが明らかとなった。さらに、陽電子ビーム消滅法により、圧縮応力を受けたSi基板には、過剰な空格子点が存在することを確認した。従って以上の結果は、熱処理中にSi_3N_4膜下のSi基板表面から導入された過剰な空格子点が、格子間原子と再結合し、格子間原子濃度の不飽和を生じさせ、このため上記の結果が得られたと言える。また、B,P、Sbの拡散において、格子間原子が拡散機構において関与する割合(f_I)を決定した。Bでは1、Pでは0.96、Sbでは0であった。
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[Publications] K.Osada: "Effect of Stress in the Deposited Silicon Nitride Films on Boron Diffusion in Silicon" J.Electrochem.Soc.Vol.142. 202-206 (1995)
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[Publications] Y.Zaitsu: "Effect of Si_3N_4 Films on Diffusion of Boron and Extended Defects in Silicon during Post-Implantation Annealing" Materials Science Forum. Vol 196-201. 1891-1896 (1995)
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[Publications] T.Shimizu: "Determination of Vacancy Diffusivity in Silicon for Process Simulation" Simulation of Semiconductor Devices and Processes. Vol.6. 444-447 (1995)
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[Publications] T.Shimizu: "Stress of ECR Plasma CVD Si_3N_4 Films on FZ-Si" Procwss Physics and Modeling in Semiconductor Technology. 288-297 (1996)
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[Publications] Y.Zaitsu: "Boron Diffusion in Compressively Stressed Float Zone-Silicon Induced by Si_3N_4 Films" J.Electrochem.Soc.Vol.145. 258-264 (1998)
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[Publications] S.Matsumoto: "Stress of Silicon nitride Films and its Effect on Boron Diffusion of Silicon" Defect and Diffusion Forum. Vol 153-155. 25-44 (1998)
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[Publications] T.Shimizu: "Fraction of Interstitialcy Component of Phosphorus and Antimony Diffusion in Silicon" to be published in Jpn.J.Appl.Phys.(1998)
