超急速熱処理における非接触温度測定と不純物の短時間活性化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19360187
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 東 清一郎 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 准教授 (30363047)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2009年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2008年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2007年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 計測システム / 超々大規模集積回路 / 薄膜トランジスタ / 不純物活性化 / 極浅接合 / 急速熱処理 / 非接触温度測定

研究概要

熱プラズマジェット(TPJ)照射中のシリコンウエハ表面温度を非接触測定しつつヒ素(As)およびホウ素(B)の活性化と極浅接合形成を試みた。Bは処理温度の上昇とともに活性化率は上昇し、1400K以上で低いシート抵抗値に飽和するのに対して、Asは1000K程度の低温でも高効率活性化し、処理温度だけでなく高い加熱・冷却速度が重要な処理条件であることが明らかになった。接合深さ11.9nm、シート抵抗1095Ωの極浅接合の形成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Activation of B and As in Ultrashallow Junction During Millisecond Annealing Induced by Thermal Plasma Jet Irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, S. Higashi, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 49
  • NAID: 210000068160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Microcrystalline Silicon Thin Film Transistors Fabricated by Thermal Plasma Jet Crystallization Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Higashi, K. Sugakawa, H. Kaku, T. Okada, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 49
  • NAID: 210000068062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Millisecond Rapid Thermal Annealing of Si wafer Induced by High Power Density Thermal Plasma Jet Irradiation and Its application to Ultra Shallow Junction Formation (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Kaku, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 48(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] "熱プラズマによるアモルファスシリコンの結晶化, "「講座熱流を伴う反応性プラズマを用いた材料合成プロセス3. 結晶化・相変化制御への応用」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎, 宮崎誠一
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 85(3) ページ: 119-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Millisecond Rapid Thermal Annealing of Si Wafer Induced by High Density Thermal Plasma Jet Irradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 48(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Monitoring of Si Wafer Temperature during Millisecond Rapid Thermal Annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Kaku, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Electrochem. Soc. Trans 13(1) ページ: 31-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Measurement of Temperature Variation in Si Wafer During Millisecond Rapid Thermal Annealing Induced by Thermal Plasma Jet Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Kaku, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 47(4) ページ: 2460-2463
  • NAID: 10022549196
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Monitoring of Si Wafer Temperature during Millisecond Rapid Thermal Annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 雑誌名: Electrochem. Soc. Trans. 13 ページ: 31-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Measurement of Temperature Variation in Si Wafer During Millisecond Rapid Thermal Annealing Induced by Thermal Plasma Jet Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 47(in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 大気圧熱プラズマジェットを用いたシリコン膜のマイクロ秒溶融結晶化と高性能TFT作製応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告シリコン材料・デバイス
  • 発表場所: 沖縄青年会館
  • 年月日: 2010-04-23
• [学会発表] 高密度熱プラズマジェット照射急速熱処理による極浅接合中の高効率不純物活性化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本和也
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Millisecond Annealing Induced by Atmospheric Pressure Thermal Plasma Jet Irradiation and Its Application to Ultra Shallow Junction Formation (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Higashi
  • 学会等名: Ext. Abs. 2010 Int. Workshop Junction Tech. (IWJT-2010)
  • 発表場所: Shanghai, China(Invited)
• [学会発表] Activation of B and As in Ultra Shallow Junction with Heating and Cooling Rates Controlled Millisecond Annealing Induced by Thermal Plasma Jet (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本和也
  • 学会等名: 2009 Int. Conf. Solid Sate Dev. Mat.
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] 結晶化・相変化への応用熱プラズマジェットによるアモルファスシリコンの結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: 第31回真空展VACUUM2009併設真空トピックス, 日本真空協会9月研究例会, スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会第115回定例研究会
  • 発表場所: 東京ビッグサイトSputtering & Plasma Processes
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 結晶化・相変化への応用 熱プラズマジェットによるアモルファスシリコンの結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: 日本真空協会9月研究例会, スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会第115回定例研究会
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 熱プラズマジェット照射ミリ秒急速熱処理中の加熱・冷却速度制御と不純物活性化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本和也
  • 学会等名: 第44回応用物理学会スクール「安価、簡単、便利～大気圧プラズマの基礎と応用～」
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Millisecond Thermal Processing for TFT and ULSI [Invited] (2009)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: Semiconductor Tech. for Ultra Large Scale Integrated Circuits and Thin Film Transistors II
  • 発表場所: Xi'an, China
  • 年月日: 2009-07-05
• [学会発表] 熱プラズマジェットによるミリ秒急速熱処理とその半導体プロセス応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: 第44回応用物理学会スクール「安価、簡単、便利～大気圧プラズマの基礎と応用～」
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] Activation of B and As in Ultra Shallow Junction with Heating and Cooling Rates Controlled Millisecond Annealing Induced by Thermal Plasma Jet (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, S. Higashi, H. Furukawa, T. Okada, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Ext. Abs. 2009 Int. Conf. Solid Sate Dev. Mat
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Millisecond Thermal Processing for TFT and ULSI (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Higashi
  • 学会等名: Semiconductor Tech. for Ultra Large Scale Integrated Circuits and Thin Film Transistors II
  • 発表場所: Xi'an, China(Invited)
• [学会発表] Characterization of Microcrystalline Silicon Thin Film Transistors Fabricated by Thermal Plasma Jet Crystallization Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Sugakawa, S. Higashi, H. Kaku, T. Okada, S. Miyazaki
  • 学会等名: Proc. AM-FPD 09
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] 熱プラズマジエットによるミリ秒急速熱処理とその半導体プロセス応用(第44回応用物理学会スクール「安価、簡単、便利〜大気圧プラズマの基礎と応用〜」) (2009)
  • 著者名/発表者名: 東 清一郎
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] 高パワー密度熱プラズマジエット照射ミリ秒急速熱処理によるSiウエハ中Bの活性化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本 和也, 他
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] Generation of High Density Thermal Plasma Jet and Its Application to Millisecond Annealing of Si Wafer Surface for Shallow Junction Formation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Proc. Int. Symp. Dry Process
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Millisecond Rapid Thermal Annealing of Si Wafer Induced by High Density Thermal Plasma Jet Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Kaku, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Ext. Abs. 2008 Int. Conf. Solid Sate Dev. Mat
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Application of Thermal Plasma Jet Annealing to Channel Crystallization and Doping for Thin Film Transistor Fabrication (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku, S. Higashi, T. Yorimoto, T. Okada, H. Furukawa, S. Miyazaki
  • 学会等名: Dig. Tech. Pap. AM-FPD 08
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] In-situ Monitoring of Si Wafer Temperature during Millisecond Rapid Thermal Annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Kaku, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: 213th Electrochemical Society (ECS) Meeting Abs
  • 発表場所: Phoenix, USA
• [学会発表] Impact of Annealing condition on the Efficiency of Dopant Activation Induced by Thermal Plasma Jet Crystallization of Heavily-Phosphorus-Doped Amorphous Si films (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku, S. Higashi, H. Furukawa, T. Okada, T. Yorimoto, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: 1st Int. Conf. on Plasma-NanoTechnology and Science (IC-PLANTS 2008)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Formation of Source and Drain for Polycrystalline Si Thin Film Transistors Using Thermal Plasma Jet Induced Impurity Activation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku, S. Higashi, T. Yorimoto, T. Okada, H. Furukawa, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Proc. 4th Int. TFT Conf
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] Generation of High Density Thermal Plasma Jet and Its Application to Millisecond Annealing of Si Wafer Surface for Shallow Junction Formation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 学会等名: Int. Symp. Dry Process
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Millisecond Rapid Thermal Annealing of Si Wafer Induced by High Density Thermal Plasma Jet Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 学会等名: Int. Conf. Solid Sate Dev. Mat.
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] In-situ Monitoring of Si Wafer Temperature during Millisecond Rapid Thermal Annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 学会等名: 213^<th>Electrochemical Society (ECS) Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
• [学会発表] 高密度熱プラズマジエット照射によるSiウエハ表面のミリ秒急速熱処理 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川 弘和, 他
  • 学会等名: 第69回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] Formation of Source and Drain for Polycrystalline Si Thin Film Transistors Using Thermal Plasma Jet lnduced Impurity Activation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku
  • 学会等名: 4th Int. TFT Conf.
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] ミリ秒急速熱処理におけるSiウエハ内温度変化のその場観測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 古川 弘和
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] Application of Thermal Plasma Jet to Crystallization of Amorphous Si Films on Glass Substrate and Thin Film Transistor Fabrication (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Higashi
  • 学会等名: 6th Asian-European Int. Conf. Plasma Surf. Eng. (AEPSE 2007) Workshop on Flat-panel and Flexible Devices
  • 発表場所: Nagasaki, Japan
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] Application of Thermal Plasma Jet to Crystallization of Amorphous Si Films on Glass Substrate and Thin Film Transistor Fabrication (invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Higashi
  • 学会等名: 6th Asian-European Int. Conf. Plasma Surf. Eng. (AEPSE 2007)
  • 発表場所: Nagasaki, Japan
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] 熱プラズマジェットを用いたミリ秒急速熱処理技術のTFT作製プロセス応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: 半導体界面制御技術第154委員会第58回研究会資料
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2007-05-16
• [学会発表] 熱プラズマジェットを用いたミリ秒急速熱処理技術のTFT作製プロセス応用(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 東 清一郎
  • 学会等名: 半導体界面制御技術第154委員会第58回研究会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2007-05-16
• [学会発表] In-situ Measurement of Temperature Variation in Si Wafer During Millisecond Rapid Thermal Annealing Induced by Thermal Plasma Jet Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, S. Higashi, T. Okada, H. Kaku, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Ext. Abs. 2007 Int. Conf. Solid Sate Dev. Mat
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] High Efficiency Dopant Activation Induced by Thermal Plasma Jet Crystallization of Heavily-Phosphorus-Doped Amorphous Si Films (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku, S. Higashi, H. Furukawa, T. Okada, T. Yorimoto, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Ext. Abs. 5th Int. Symp. Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-V)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] "Poly-Si TFT新たなSi膜結晶化法(熱プラズマジェット法)"シンポジウム「Poly-Si TFT最近の展開と今後」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 東清一郎
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
• [学会発表] Dopant Activation Induced by Thermal Plasma Jet Crystallization of Heavily-Phosphorus-Doped Amorphous Si Films (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku, S. Higashi, H. Furukawa, T. Okada, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Dig. Tech. Pap. AM-FPD 07
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] High Efficiency Activation of Phosphorus Atoms Induced by Thermal Plasma Jet Crystallization of Doped Amorphous Si Films (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku, S. Higashi, T. Okada, T. Yorimoto, H. Murakami, S. Miyazaki
  • 学会等名: Abst. 2007 Material Research Society Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, U.S. A
• [学会発表] High Efficiency Dopant Activation Induced by Thermal Plasma Jet Crystallization of Heavily-Phosphorus-Doped Amorphous Si Films (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku
  • 学会等名: 5th Int. Symp. Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-V)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] In-situ Measurement of Temperature Variation in Si Wafer During Millisecond Rapid Thermal Annealing Induced by Thermal Plasma Jet Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa
  • 学会等名: 2007 Int. Conf. Solid Sate Dev. Mat.
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Dopant Activation Induced by Thermal Plasma Jet Crystallization of Heavily-Phosphorus-Doped Amorphous Si Films (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku
  • 学会等名: AM-FPD 07
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] Poly-Si TFT新たなSi膜結晶化法(熱プラズマジェット法) (2007)
  • 著者名/発表者名: 東 清一郎
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会(シンポジウム)
  • 発表場所: 北海道工業大学
• [学会発表] ミリ秒急速熱処理におけるSiウエハ表面温度の非接触測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 古川 弘和
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
• [学会発表] 熱プラズマジェットミリ秒急速熱処理によるSi膜中ドーパントの活性化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 加久 博隆
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
• [図書] 薄膜トランジスタ(薄膜材料デバイス研究会編) (2008)
  • 著者名/発表者名: 浦岡行治,神谷利夫,木村睦,佐野直樹,鮫島俊之,清水耕作,竹知和重,中村雅一,東清一郎,古田守,堀田将
  • 出版者: コロナ社
• [図書] 薄膜トランジスタ(3章分担執筆) (2008)
  • 著者名/発表者名: 薄膜材料デバイス研究会
  • 総ページ数: 229
  • 出版者: コロナ社
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/semicon
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/semicon/
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/semicon/
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/semicon/