超解像偏光ラマン分光法と有限要素解析を用いたＳｉ結晶中の歪テンソル評価

• 研究課題/領域番号: 12J10247
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 富田 基裕 明治大学, 理工学部, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 歪Si / ラマン分光法 / 後方散乱電子回折法 / EBSP / EBSD / 超解像

研究実績の概要

前年度までに超解像ラマン分光法（SRRS）と後方散乱電子回折法（EBSP）による高分解能歪評価を行ってきたが、SRRSは最小幅500 nmのメサ構造については評価に成功したが、幅200 nmを下回る構造については正確に評価できていない。このことから、超解像技術を導入しても空間分解能に相当するスケールの構造を測定可能かどうかとは別の問題であると考えられる。以上の課題を持つSRRSであるが、EBSPに対するSRRSの長所は絶縁膜を透過し、その直下の歪を測定可能である点である。EBSPの検出深さは約30から50 nmであるが、その大部分を絶縁膜が占める場合は回折像を得ることができない。また、電子線を用いるため、絶縁膜を有する構造ではチャージアップが生じて、測定点のずれや回折象の歪みを生む恐れがある。今年度はEBSPにおけるチャージアップの問題に着目し、その解決と高分解能歪評価の実証を目指した。
前年度までは幅50 nmのワイヤーパターンについてはチャージアップの影響により試料ドリフトが発生するため測定困難であった。そこで、試料ドリフトの影響を極力低減するために、SEM筐体内にて電子線をあらかじめ広域照射すること手法を採用し、幅50 nmのワイヤーパターン評価を可能とした。電子線の照射時間は約1時間である。この手法を採用することにより、最小幅50 nmのパターンまでEBSPを用いた高分解能歪テンソル評価が可能であることを示した。
本研究にて用いた試料は、Fin-FET構造に近い物で、幅50 nmは現在のLSIにおける素子ピッチ22 nmに非常に近い値であり、将来的には実際にFin-FETデバイスに導入された歪をEBSPによって評価可能であると考える。本研究は高精度で高空間分解能な歪テンソル評価手法の確立に大きく貢献し、LSIにおける歪起因の故障低減にもつながると確信している。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of Anisotropic Biaxial Stress in Thin Strained-SiGe Layer Using Surface Enhanced Raman Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, D. Kosemura, M. Tomita, S. Che Mohd Yusoff, T. Kijima, R. Imai, K. Takeuchi, R. Yokogawa, K. Usuda, and A. Ogura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 64 号: 6 ページ: 841-847
  • DOI: 10.1149/06406.0841ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensor Evaluation of Stress Relaxation Profile in Strained SiGe Nanostructures on Si Substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita, D. Kosemura, K. Usuda, and A. Ogura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Vol.53 号: 1 ページ: 207-214
  • DOI: 10.1149/05301.0207ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of anisotropic strain relaxation after isolation for strained SGOI and SiGe/Si structure with newly developed high-NA and oil-immersion Raman method (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Usuda, T. Tezuka, D. Kosemura, M. Tomita, and A. Ogura
  • 雑誌名: Solid-State Electronics 巻: Vol.83 ページ: 46-49
  • DOI: 10.1016/j.sse.2013.01.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Super-Resolution Raman Spectroscopy by Digital Image Processing (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita. H. Hashiguchi, T. Yaiiaguchi, D. Kosemura, M. Takei, and A. Ogura
  • 雑誌名: Journal of Spectroscopy 巻: 2013 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2013/459032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iensor Evaluation of Anisotropic stress Relaxation in Mesa-shaped Sige Layer on Si Substpate by Electron Back Scattering Pattern Measureaent : Comparison between Raman Measurement and Finite Element Method Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: M, Tomita, M. Nagasaka, D. Kosemura, K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 4S ページ: 04CA06-04CA06
  • DOI: 10.7567/jjap.52.04ca06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Anisotropic Biaxial Stresses in Sil-xGex /Si Mesa Structures bu Oil-Immersion Raman Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Kosenura, M. Tonita. K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 4S ページ: 04CA05-04CA05
  • DOI: 10.7567/jjap.52.04ca05
  • 査読あり
• [学会発表] ゲート絶縁膜耐圧不良のラマン分光法による原因評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横川凌，富田基裕，水越俊和，平野雄大，草野健一郎，佐々木克弘，小椋厚志
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 高Ge濃度SiGeにおけるフォノン変形ポテンシャルの導出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武内一真，小瀬村大亮，山本章太郎，富田基裕，臼宏治，小椋 厚志
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] 高Ge濃度歪SiGeメサ構造に印加された異方性2軸応力評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本章太郎，武内一真， 富田基裕，小瀬村大亮，臼田宏治，小椋厚志
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] EBSP法を用いた微細な全Ge濃度域における歪SiGeメサ構造に生じる応力緩和分布の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 富田基裕，小瀬村大亮，臼田宏治，小椋厚志
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Impact of Post-Oxidation Annealing of Si Nanowire on Its Ni Silicidation Rate (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hashimoto, H. Kosugiyama, K. Takei, J. Sun, R. Imai, H. Tokutake, M. Tomita, A. Ogura, T. Matsukawa, M. Masahara, and T. Watanabe
  • 学会等名: 27th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク（福岡）
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] 液浸ラマン分光法を用いたTO/LOフォノンスペクトル励起による高Ge濃度歪SiGeメサ構造の異方性2軸応力緩和の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本章太郎， 小瀬村大亮， 富田基裕， 武内一真， 横川凌， 臼田宏冶， 小椋厚志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] EBSP法を用いた微細な歪SiGeメサ構造に生じる応力緩和分布のGe濃度依存性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 富田基裕，小瀬村大亮，臼田宏治，小椋厚志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 液浸ラマン分光法による選択的イオン注入により作製された一軸歪SiGe/Siの異方性2軸応力評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本章太郎， 小瀬村大亮， 富田基裕， 武内一真， 横川凌， 米倉瑛介, 澤野憲太郎， 野平博司， 小椋厚志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] SiナノワイヤのNiシリサイド化速度へのポスト酸化アニールの影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: ソン セイ， 橋本修一郎， 小杉山洋希， 武井康平， 麻田修平， 徐泰宇， 若水昂， 今井亮佑， 徳武寛紀， 松川貴， 富田基裕， 小椋厚志， 昌原明植， 渡邉孝信
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Evaluation of Crystallinity Profile in Thin Poly-Si Layer by Raman Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita, H. Yasukawa, N. Sawamoto, D. Kosemura, H. Yamazaki, M. Tomita, K. Usuda, A. Ogura
  • 学会等名: 24rd International Conference on Raman Spectroscopy
  • 発表場所: ドイツ, イェーナ
  • 年月日: 2014-08-14
• [学会発表] Evaluation of Stress Relaxation in Strained SiGe Wire by Two-dimensional Super-resolution Raman Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita, D. Kosemura, K. Usuda, T. Tezuka, A. Ogura
  • 学会等名: 24rd International Conference on Raman Spectroscopy
  • 発表場所: フリードリヒ・シラー大学（ドイツ, イェーナ）
  • 年月日: 2014-08-14
• [学会発表] ラマン分光法による多結晶シリコン薄膜の結晶性分布評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安川裕政, 富田基裕, 小瀬村大亮, 山崎英之, 富田充裕, 臼田宏治, 小椋厚志
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山大学(神奈川)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] チップ増強ラマン分光法による歪Si評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小瀬村大亮, 富田基裕, シティノル ヒダヤーチェモハマドユソフ, 後藤千絵, 川口哲成, 三澤真弓, 小椋厚志
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山大学(神奈川)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 超解像ラマン分光法による微細加工歪SiGe層に生じる応力緩和の高空間分解能2次元分布評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 富田基裕, 小瀬村大亮, 臼田宏治, 小椋厚志
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山大学(神奈川)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] Evaluation of Anisotropic Biaxial Stress in Si Nano Area by Raman Spectroscopy Using Surface Plasmon Resonance (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Iwasaki, K. Nagata, M. Tomita, D. Kosemura, and A. Ogura
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Sheraton Boston Hotel (Boston, USA)
  • 年月日: 2013-12-02
• [学会発表] 有限要素法による異種の構造から導入される重畳応力の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田基裕, 小瀬村大亮, 小椋厚志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] 液浸ラマン分光法による高Ge濃度圧縮歪SiGeメサ構造/Ge基板からのLO, TOフォノンスペクトルの観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小瀬村大亮, 富田基裕, 臼田宏治, 手塚勉, 小椋厚志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] 表面プラズモン共鳴を用いたラマン分光法によるSi微小領域の異方性二軸応力評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩崎竜平, 永田晃基, 富田基裕, 小瀬村大亮, 小椋厚志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] Ge濃度SGOIワイヤーの異方性ひずみ評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼田宏治, 池田圭司, 小瀬村太亮, 富田基裕, 小椋厚志, 手塚勉
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] Tensor Evaluation of Stress Relaxation Profile in Strained SiGe Nanostructures on Si Substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Usuda, D. Kosemura, K. Ikeda, H. Hashiguti, M. Tomita, A. Ogura, and T. Tezuka
  • 学会等名: 6th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces
  • 発表場所: Kyushu University (Fukuoka, Japan)
  • 年月日: 2013-06-04
• [学会発表] Tensor Evaluation of Stress Relaxation Profile in Strained SiGe Nanostructures on Si Substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita, D. Kosemura, K. Usuda, and A. Ogura
  • 学会等名: 223rd ECS Meeting
  • 発表場所: The Sheraton Centre Toronto Hotel (Toronto, Canada)
  • 年月日: 2013-05-14
• [学会発表] 有微細構造歪SiGe層に生じる応力緩和分布のテンソル評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田基幕, 小願村大亮, 臼田宏治, 小椋厚志
  • 学会等名: 2013年 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Evaluation of Anisotropic Stress Relaxation in Mesa-shaped Strained Si Laver by Super-resolution Raman Spectroscopy and FEM Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita. D. Koscmura, K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] Evaluation of Strain Relaxation at Mesa Edge of Strained SiGe Layer on Si (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Usuda, D. Kosemura, M. Tomita, A. Ogura, and T. Tezuka
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] Anisotropic Biaxial Stress Evaluation in SiGe/Si Mesa Structures by Oil-Immersion Raman Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kosemura, M. Tomita. K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] Tensor Evaluation of Anisotropic Stress Relaxation in Mesa-shaped SiGe Layer on Si Substrate by EBSP (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita. M. Nagasaka, D. Kosemura, K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, (Kyoto, Japan)
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] Measurements of Anisotropic Blaxial Stresses in x = 0.15 and 0.30 Sil-xGex Nanostructures by Oil-Immersion Raman Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kosemura, M. Toniita. K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, (Kyoto, Japan)
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] 有限要素法による微細構造歪SSOI層の応力緩和に対する膜厚依存性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 冨田基裕, 小瀬村大亮, 臼田宏治, 手塚勉, 小椋厚志
  • 学会等名: 2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] EBSP法を用いたSiGe/Siメサ構造における異方性応力緩和評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長坂将也, 富田基裕, 小瀬村大亮, 臼田宏治, 手塚勉, 小椋厚志
  • 学会等名: 2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] SSOI微細構造における異方性応力緩和の膜厚依存性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: シティノルヒダヤー チェモハマドユソフ, 富田基裕, 小瀬村大亮, 臼田宏治, 手塚勉, 小椋厚志
  • 学会等名: 2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 微細構造Sil-xGexに印加された異方性応力の加工形状およびGe濃度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小瀬村大亮, 富田基裕, 臼田宏治, 手塚勉, 小椋厚志
  • 学会等名: 2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 高NA、油浸ラマン分光によるメサ分離ひずみSGOI層の異方性ひずみ評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 臼田宏治, 小瀬村大亮, 富田基裕, 小椋厚志, 手塚勉
  • 学会等名: 2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Evaluation of Stress Relaxation in Mesa-shaped Strained Si Layer by Super-resolution Raman Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tomita. D. Koseraura, K. Usuda, T. Tezuka, and A. Ogura
  • 学会等名: 23rd International Conference on Raman Spectroscopy
  • 発表場所: Indian Institute of Science(Bangalore, India)
  • 年月日: 2012-08-13
• [学会発表] Characterization of anisotropic strain relaxation after mesa isolation for strai ned SGOI and SiGe/Si structure with newly developed high-NA and oil-immersion Raman method (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Usuda, D. Kosemura, M. Tomita. A. Ogura, and T. Tezuka
  • 学会等名: 2012 International SiGe Technology and Device Meeting
  • 発表場所: UC Berkeley (Berkeley, USA)
  • 年月日: 2012-06-04
• [備考] 明治大学 半導体ナノテクノロジー研究室
  • URL: http://www.isc.meiji.ac.jp/~nanotech/index.htm
• [備考]
  • URL: http://www.isc.meiji.ac.jp/~nanotech/index.htm
• [備考]
  • URL: http://www.isc.meiji.ac.jp/~nnotech/index.htm