真空熱分解法によるシリコンナノ構造形成と反応制御

• 研究課題/領域番号: 15K04618
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 遠田 義晴 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (20232986)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: シリコン酸化膜 / 熱脱離 / ボイド / ナノ構造 / 電子線照射 / 還元反応 / 電子顕微鏡

研究成果の概要

今日の半導体集積回路に広く使われているシリコン酸化膜絶縁体に関し、熱的安定性の向上と新奇ナノ構造形成を目的とし、真空加熱時のシリコン酸化膜の原子レベルでの反応機構を分析した。その結果、真空加熱時に生ずるシリコン酸化膜の貫通穴は、表面に微量のシリコン粒子が付着すると生じやすいこと、有機ガスの導入により貫通穴の内部にナノリング構造を形成できること、基板の面方位を変えることにより貫通穴の形状を変えることができることなどを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of source gases on the properties of silicon/nitrogen-incorporated diamond-like carbon films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Hideki、Magara Kohei、Takami Takahiro、Ogasawara Haruka、Enta Yoshiharu、Suzuki Yushi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 636 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2017.05.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation Energy of Thermal Desorption of Silicon Oxide Layers on Silicon Substrates (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Shodai Osanai, Takahito Ogasawara
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 656 ページ: 96-100
  • DOI: 10.1016/j.susc.2016.10.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Temperature and Pressure in Oxynitridation Kinetics on Si(100) with N2O Gas (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Makoto Wada, Mariko Arita, Takahiro Takami
  • 雑誌名: Materials Science in Semiconductor Processing 巻: 印刷中 ページ: 63-67
  • DOI: 10.1016/j.mssp.2016.10.025
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of graphene/SiC/AlN multilayers synthesized by pulsed laser deposition on Si(110) substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Narita, K. Meguro, T. Takami, Y. Enta, H. Nakazawa
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 460 ページ: 27-36
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2016.12.068
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tribological properties and thermal stability of hydrogenated, silicon/nitrogen-coincorporated diamond-like carbon films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideki Nakazawa, Saori Okuno, Kohei Magara, Kazuki Nakamura, Soushi Miura, Yoshiharu Enta
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 12 ページ: 1255011-9
  • DOI: 10.7567/jjap.55.125501
  • NAID: 210000147302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and electrical properties and current-voltage characteristics of nitrogen-doped diamond-like carbon films on Si substrates by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato Tsuchiya, Kazuki Murakami, Kohei Magara, Kazuki Nakamura, Haruka Ohashi, Kengo Tokuda, Takahiro Takami, Haruka Ogasawara, Yoshiharu Enta, Yushi Suzuki, Satoshi Ando, and Hideki Nakazawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 6 ページ: 065502-065502
  • DOI: 10.7567/jjap.55.065502
  • NAID: 210000146590
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ring structures formed inside voids in SiO2 layer on Si(100) during thermal decomposition (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Shodai Osanai, Taichi Yoshida
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 2 ページ: 028004-028004
  • DOI: 10.7567/jjap.55.028004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Angle-Resolved and Resonant Photoemission Study of the Valence Bands of α-La(0001) on W(110) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Osamu Morimoto, Hiroo Kato, Yasuo Sakisaka
  • 雑誌名: World Journal of Condensed Matter Physics 巻: 6 号: 01 ページ: 17-26
  • DOI: 10.4236/wjcmp.2016.61003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interfacial Structure of Oxynitride Layer on Si(100) with Plasma-Excited N2O (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enta
  • 雑誌名: International Journal of Applied and Natural Sciences 巻: 5-1 ページ: 63-68
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dry-Oxidation Rate of Si(100) Surface up to 2 nm-Oxide Thickness (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enta, M. Arita, M. Wada
  • 雑誌名: International Journal of Applied and Natural Sciences 巻: 4-6 ページ: 51-56
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] シリコン酸窒化膜の内殻準位異常シフトに対する表面吸着種の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高見 貴弘、和田 誠、遠田 義晴
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告書 巻: 115-179 ページ: 71-74
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 室温電子線照射によるSiO2膜／Si基板界面でのSi微細構造形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠田 義晴，増田 悠右，千田 陽介
  • 学会等名: 第６５回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 電子線照射によるSiO2/Si界面反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴
  • 学会等名: 半導体薄膜高額の過去・現在・未来 －ICT社会の将来を見据えて－
• [学会発表] 真空蒸着と低温アニールによるBi媒介Geナノドット形成-１ (2017)
  • 著者名/発表者名: 滝田 健介, 対馬 和都, 遠田 義晴, 俵 毅彦, 舘野 功太, 章 国強, 後藤 秀樹, 池田 高之, 水野 誠一郎, 岡本 浩
  • 学会等名: 第６４回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 真空蒸着と低温アニールによるBi媒介Geナノドット形成-２ (2017)
  • 著者名/発表者名: 対馬 和都, 滝田 健介, 中澤 日出樹, 遠田 義晴, 俵 毅彦, 舘野 功太, 章 国強, 後藤 秀樹, 岡本 浩
  • 学会等名: 第６４回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 希釈ガスに水素ガスを用いたプラズマ化学気相成長法によるSi/N共添加 DLC 薄膜の作製と評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹，大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 小林 康之, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 応用物理学会第７２回東北支部学術講演会
• [学会発表] Electron Beam Irradiation Effects on SiO2 Layer on Silicon Substrate at Room Temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Masuda, Yoshiharu Enta
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science（ISSS-8）
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Organic-Compounds Doses on Silicon Fine Structures Formed in Voids on Silicon Dioxide Layers by Annealing in Vacuum (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Takayuki Nagai, Kano Ogawa, Taichi Yoshida, Shodai Osanai, Takahito Ogasawara, Yoshisumi Tsuchimoto, Chikashi Maita, Natsuki Ujiie, Hideki Nakazawa
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science（ISSS-8）
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of nitrogen doping on the chemical bonding states and properties of silicon-doped diamond-like carbon films (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Nakamura, Haruka Ohashi, Tai Yokoyama, Kei-ichiro Tajima, Norifumi Endo, Maki Suemitsu, Yoshiharu Enta, Yasuyuki Kobayashi, Hideki Nakazawa
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science（ISSS-8）
  • 国際学会
• [学会発表] シリコン基板上シリコン酸化膜の電子線照射による還元反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 増田悠右、遠田義晴
  • 学会等名: 第７８回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 水素原子を用いた3C-SiC/Si基板上へのグラフェンの低温形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒畑宏樹、成田克、遠藤則史、末光眞希、遠田義晴、中澤日出樹
  • 学会等名: 第７８回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 真空蒸着法によるBi 媒介Ge ナノドットの形成過程評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 滝田健介，対馬和都, 遠田義晴, 俵毅彦，舘野功太，章国強，後藤秀樹， 岡本浩
  • 学会等名: 平成29年度電気関係学会東北支部連合大会
• [学会発表] 希釈ガスとしてH2を用いたプラズマCVD法によるDLC膜特性へのSiおよびN添加効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹，大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 応用物理学会第７１回東北支部学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 希釈ガスに水素ガスを用いたプラズマ化学気相成長法によるSi/N共添加ダイヤモンドライクカーボンの膜特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村和樹、大橋遼、横山大、田島圭一郎、遠藤則史、末光眞希、遠田義晴、中澤日出樹
  • 学会等名: 2016年真空・表面科学合同講演会 第36回表面科学学術講演会 第57回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] 希釈ガスに水素ガスを用いたプラズマCVD法によるN添加およびSi/N共添加DLC膜の特性比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村和樹、大橋遼、横山大、田島圭一郎、遠藤則史、末光眞希、遠田義晴、中澤日出樹
  • 学会等名: 第30回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] Silicon Fine Structures Formed by Thermal Desorption of Silicon Dioxide Layer in Vacuum (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Takayuki Nagai, Kano Ogawa, Taichi Yoshida, Shodai Osanai, Takahito Ogasawara, Yoshisumi Tsuchimoto, Chikashi Maita, Natsuki Ujiie, Hideki Nakazawa
  • 学会等名: Asian Conference on Nanoscience and Nanotechnology 2016
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] 希釈ガスとしてH2を用いたプラズマCVD法によるDLC膜特性へのSiおよびN添加効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹, 大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 第７７回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Effects of Temperature and Pressure in Oxynitridation Kinetics on Si(100) with N2O Gas (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Enta, Makoto Wada, Mariko Arita, and Takahiro Takami
  • 学会等名: 7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces ISCSI-VII: International SiGe Technology and Device Meeting ISTDM 2016
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2016-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] シリコン酸化膜熱脱離によるボイド内リング構造形成の雰囲気依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠田 義晴，長内 翔大，小笠原 崇仁
  • 学会等名: 第６３回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] シリコン酸化膜のボイド状熱脱離とボイド内微細構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠田義晴，永井孝幸，吉田太祐，長内翔大，小笠原崇仁
  • 学会等名: 応用物理学会第７０回東北支部学術講演会
  • 発表場所: ホテルアップルランド
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] シリコン酸窒化膜内殻準位異常シフトの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高見貴弘，和田誠，遠田義晴
  • 学会等名: 応用物理学会第７０回東北支部学術講演会
  • 発表場所: ホテルアップルランド
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 気相熱励起N2Oガスを用いたシリコン熱酸窒化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高見 貴弘，遠田 義晴
  • 学会等名: 第７６回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] シリコン酸窒化膜の内殻準位異常シフトに対する表面吸着種の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高見 貴弘，和田 誠，遠田 義晴
  • 学会等名: 電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2015-08-10