ナノメータLSI用SOI基板中の不純物拡散モデリングの研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650334
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 荒井 英輔 名古屋工業大学, 工学部・電気情報工学科, 教授 (90283473)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 秀雄 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (10293739) ; 邵 春林 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (20242828) ; 市村 正也 名古屋工業大学, 共同研究センター, 助教授 (30203110) ; 吉田 正幸 吉田半導体研究所, 所長 (80038984)
• Keywords: 不純物拡散 / シリコン / SOI / シュミレーションモデル / 埋込み酸化膜 / 格子間Si / 拡がり抵抗法 / LSI

Research Abstract

次世代の高速・低消費電力LSI用基板として、薄層SOI(Silicon on Insulator)基板が期待されている。そこで、SOI基板中での不純物拡散シミュレーションのモデルを構築するため、(i)不純物測定法の高精度化の検討と(II)SOI基板とバルクSi中での不純物拡散分布の比較測定を行った。
(i)については、10^<20>cm^<-3>以上の高濃度領域での2次イオン質量分析(SIMS)法と拡がり抵抗(SR)法との測定値の違いについて検討した。即ち、従来存在しなかった10^<20>cm^<-3>以上の高濃度Bを含むSi単結晶を新たに入手し、それを標準試料に用いて検討した。測定の結果、その高濃度資料を用いた場合でもSR法による測定値はSIMS法よりも低く、両者の違いは高濃度の標準試料の有無が原因ではないことが分かった。現在、SR法の測定値に含まれる層抵抗の効果を検討中である。
(ii)については、不純物として燐(P)とボロン(B)、基板としてバルクSiと張り合わせSOI基板、拡散法としてプリデポジション拡散とドライブイン拡散(雰囲気は酸素中と窒素中)を比較した。その結果、P,Bに関わらず、SOI基板中での拡散深さはバルクSi中より浅くなり、その傾向は低温ほど、窒素中より酸素中の方が、またSOI基板のSi活性層が薄くなるほど顕著になることが明確になった。このようにSOI基板中での拡散がバルクSiに比べて遅れる現象は、SOI基板中では拡散現象を律速している格子間Siが埋込み酸化膜界面で吸収されて、その濃度が低下するためと考えられる。
本成果は次世代LSI開発のために必須な高精度シミュレーションのモデル構築の基盤となる。

Research Products

• [Publications] H.Uchida,Y.Ieki,M.Ichimura and E.Arai: "Retarded Diffusion of Phosphorus in Siticon-on-Insulator substrates"Jpn.J.Appl.Phys. Vol.39. L137-L140 (2000)
• [Publications] 浅井、吉川、家木、内田、市村、荒井: "SOIとバルクにおけるPとBの拡散プロファイルの比較検討"信学技法(Tech,Report of IEICE). SDM99-168. 37-43 (1999)
• [Publications] 内田、市村、荒井: "SOI基板へのリンとボロンの拡散シュミレーション"信学技法(Tech,Report of IEICE). SDM99-138. 79-84 (1999)