炭素共注入によるシリコン中の拡散深さ制御

• 研究課題/領域番号: 24560413
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 植松 真司 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特任教授 (60393758)
• 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: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: シリコン / 不純物 / 拡散 / ホウ素 / 炭素 / イオン注入 / 安定同位体 / シミュレーション

研究成果の概要

シリコン安定同位体を用いて、シリコン中のシリコン原子の動きを直接観測することで、共注入した炭素が、どのようにドーパント拡散を抑制しているかを調べた。結晶シリコン中では、炭素イオン注入によってシリコン格子間原子が過剰になっているにも関わらず、炭素共注入により不働態化したホウ素が増加するために、ホウ素拡散が抑制されることを明らかにした。一方、ゲルマニウム注入により試料をアモルファス化した場合には、炭素原子がシリコン格子位置を占め、シリコン格子間原子を捕獲するために、不純物拡散が抑制されていることを示した。この結果から、炭素共注入におけるドーパント拡散抑制のモデルを構築することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Simultaneous observation of the diffusion of self-atoms and co-implanted boron and carbon in silicon investigated by isotope heterostructures (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Uematsu, Kota Matsubara, and Kohei M. Itoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applies Physics 巻: 53 号: 7 ページ: 0713021-5
  • DOI: 10.7567/jjap.53.071302
  • NAID: 210000144160
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic-scale characterization of germanium isotopic multilayers by atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, Y. Kawamura, M. Uematsu, T. Toyama, K. Inoue, E.. E.. Haller, K. M. Itoh, Y. Nagai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 113 号: 2 ページ: 0261011-3
  • DOI: 10.1063/1.4773675
  • 査読あり
• [学会発表] SiC表面における酸化初期での反応過程に関する理論的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤綾子, 秋山亨, 中村浩次, 伊藤智徳, 影島博之, 植松真司, 白石 賢二
  • 学会等名: 第62回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 (神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 4H-SiC/SiO2界面における酸化反応過程に関する理論的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山亨, 伊藤綾子,中村浩次, 伊藤智徳, 影島博之, 植松真司, 白石 賢二
  • 学会等名: 第62回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 (神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Theoretical Investigations for Initial Oxidation Processes on SiC Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ito, Toru Akiyama, Koichi Nakamura, Tomonori Ito, Kenji Shiraishi, Hiroyuki Kageshiama, and Masashi Uematsu
  • 学会等名: 7th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: くにびきメッセ （島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-06
• [学会発表] Strain-enhanced diffusion originated from end-of-range defects (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiga Isoda, Masashi Uematsu, and Kohei M. Itoh
  • 学会等名: 7th Forum on the Science and Technology of Silicon Materials
  • 発表場所: 浜松アクトシティ （静岡県浜松市）
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-22
• [学会発表] Si同位体周期構造を用いたend-of-range欠陥に起因する歪みによるSi 自己拡散増速の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯田大河、植松真司、伊藤公平
  • 学会等名: 第75回応用物理学秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学 (北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Interfacial Analysis of Arsenic Ion-Implanted Germanium Isotopic Multilayer Structures Studied by Atom Probe Tomography (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Shimizu, Hiroshi Takamizawa, Yoko Kawamura, Masashi Uematsu, 他5名
  • 学会等名: Atom Probe Tomography and Microscopy 2014
  • 発表場所: Stuttgart （Germany）
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [学会発表] Observation of Si self-diffusion enhanced by the strain originated from end-of-range defects using isotope multilayers (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiga Isoda, Masashi Uematsu, and Kohei M. Itoh
  • 学会等名: International Conference on Diffusion in Materials 2014
  • 発表場所: Munster （Germany）
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-22
• [学会発表] Initial reaction processes on SiC surfaces during thermal oxidation: A first-principles study (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ito, Toru Akiyama, Koichi Nakamura, Tomonori Ito, Kenji Shiraishi, Hiroyuki Kageshiama, and Masashi Uematsu
  • 学会等名: 56th Electronic Materials Conference
  • 発表場所: Santa Barbara （USA）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] Defect Studies for the Development of Nano-scale Silicon Diffusion Simulators (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashi Uematsu
  • 学会等名: 3rd Annual World Congress of Science and Technology
  • 発表場所: Xian, China
  • 招待講演
• [学会発表] SiC熱酸化過程でのSiO2膜におけるカーボンオキサイド拡散機構の理論的検討
  • 著者名/発表者名: 秋山亨、中村浩次、伊藤智徳、影島博之、植松真司
  • 学会等名: 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