2016 Fiscal Year Annual Research Report
Surface acoustic wave investigation of vacancy orbital in silicon wafer
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26247059
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
後藤 輝孝 新潟大学, 自然科学系, フェロー (60134053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
根本 祐一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10303174)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2017-03-31
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| Keywords | 原子空孔 / シリコン / 表面弾性波 / 電気四極子 / 櫛状電極 / 半導体技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体産業でITデバイスに使用されるボロン添加シリコンウェーハに存在する原子空孔軌道の量子状態の解明は，基礎物理を産業技術に発展させる重要課題である。原子空孔に束縛された電子軌道は周囲に大きく広がっているため巨大な電気四極子をもち，極めて大きな四極子-歪み相互作用を示すので，100億個のSi原子に１個の極僅かな濃度の原子空孔を，超音波による弾性定数の低温ソフト化により観測できる。本研究では，これまでの成果をもとに櫛状超音波素子(IDT)により表面弾性波を励起し，ウェーハ表層を伝搬するレイリー波の弾性定数Csの低温ソフト化とその磁場依存性，さらに外部応力による歪み依存性を検証し，原子空孔軌道の量子状態および四極子感受率の解析による原子空孔濃度分布の研究を進める。さらに，半導体デバイスの基盤材料であるシリコンウェーハ表層の原子空孔濃度を評価する全く新しい半導体技術の創成に寄与するための技術開発を行う。27年度に検討，実証した項目に加えて，28年度はボロン添加シリコンの静水圧下超音波実験を行った。1 GPaの静水圧下で低温ソフト化量は減少し，四極子感受率による解析から，四極子-歪み相互作用の結合定数の大きさが小さくなる結果を得た。今後，複数試料での実験を進め，再現性の検証，データの高精度化など実証研究が必要である。また，ウェーハメーカーの熱処理効果による原子空孔濃度の凍結や濃度分布の検討を行い，原子空孔を定量評価し，ウェーハメーカーが意図する微小欠陥制御へつなげる基盤技術の足がかりを得た。さらに，リン添加シリコンでのC44の低温ソフト化を複数試料で観測したので，今後の詳細な磁場依存性実験と弾性モードの検討を行い，リン添加シリコンにおける原子空孔の電荷状態解明が可能となった。これにより，パワーデバイスで利用される基盤材料での原子空孔評価も視野に入れた研究が実現できると期待される。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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