Si中にイオン注入されたAs及びSbの酸化膜界面パイルアップ現象の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650358
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 芝原 健太郎 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 助教授 (50274139)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 新 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (80144880)
• Keywords: シリコン / イオン注入 / ヒ素 / アンチモン / パイルアップ

Research Abstract

As及びSbの熱処理過程におけるパイルアップ現象を解明するため、第一段階として低エネルギーSb^+イオン注入層におけるパイルアップ形式過程をSIMSを用いて調査した。
Sbを5nmのスクリーン酸化膜を通して、注入エネルギー10keVでイオン注入を行った場合、注入ド-ズ量が非晶質化臨界注入値である1x10^<14>cm^<-2>ではは850℃、5分間の熱処理によりパイルアップが形成されていた。この時の注入直後のSi表面は、非晶質化しており、その後の熱処理によりa-Siの固相成長が終了していることをTEMにより確認している。一方、臨界注入値以下の1x10^<13>cm^<-2>の場合では、850℃、30分の熱処理を行ってもパイルアップは、ほとんど形成されなかった。これより、イオン注入層の固相成長により、SbがSi表面付近に押し出されていることがパイルアップ形成の一要因であると考えられる。
次に、Sbパイルアップの熱処理時間依存性を調べた結果、熱処理5分で形成されたパイルアップは、熱処理時間を増加させてもSi基板にSbが拡張することなく、SiO_2/Si界面でSbが不動化していた。
以上のことから、固相成長時のSbの押し出しにより、SbがSi表面に運ばれる効果と、SiO_2/Si界面がシンクとなりSbが不動化する効果の相乗効果で、Sbパイルアップの大部分が形成されるものと考えられる。