３次元アトムプローブによる半導体中に共注入した異種不純物間の相互作用の解明と制御

• 研究課題/領域番号: 24760246
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 清水 康雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40581963)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 電子・電気材料 / ナノ材料 / ３次元アトムプローブ / 複合クラスター / 同位体

研究概要

微細化が進む半導体デバイス開発において、異種不純物間の相互作用を利用した極浅接合形成法が注目されている。本研究では、シリコン基板中に共注入した炭素とホウ素に着目し、熱処理によって形成される炭素－ホウ素複合クラスターを３次元アトムプローブ法で直接観察し、拡がり抵抗測定で得られる深さ方向の電気的特性と照らし合わせた。その結果、共注入した炭素がホウ素の拡散を抑制する一方で、ホウ素の電気的不活性化に寄与することを明らかにした。本研究で用いた３次元アトムプローブ法による像は、深さスケールの任意性があるため、原子層単位で平坦に製膜された同位体超構造を適用することで、深さ方向の元素分布の高精度化を図った。

研究成果

• [雑誌論文] Behavior of phosphorous and contaminants from monolayer doping combined with a conventional spike annealing method (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, F. Yano, Y. Nagai, L. Lamagna, G. Mazzeo, M. Perego, and E. Prati
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: Vol. 6, Issue 2 号: 2 ページ: 706-710
  • DOI: 10.1039/c3nr03605g
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3 次元アトムプローブによる半導体ナノ構造の元素分布解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄, 井上耕治, 高見澤悠, 矢野史子, 永井康介
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ 巻: 56 号: 9 ページ: 340-347
  • DOI: 10.3131/jvsj2.56.340
  • NAID: 10031195256
  • ISSN: 1882-2398, 1882-4749
  • 査読あり
• [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
• [雑誌論文] Three-dimensional dopant characterization in actual metal-oxide-semiconductor devices of 65 nm node by atom probe tomography. (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, H. Takamizawa, Y. Shimizu, T. Toyama, F. Yano, A. Nishida, T. Mogami, K. Kitamoto, T. Miyagi, J. Kato, S. Akahori, N. Okada, M. Kato, H. Uchida, Y. Nagai
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 号: 4 ページ: 046502-046502
  • DOI: 10.7567/apex.6.046502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional characterization of deuterium implanted in silicon using atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takamizawa, K. Hoshi, Y. Shimizu, F. Yano, K. Inoue, S. Nagata, T. Shikama, and Y. Nagai
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 6 号: 6 ページ: 066602-066602
  • DOI: 10.7567/apex.6.066602
  • NAID: 10031181995
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional evaluation of gettering ability of Σ3{111} grain boundaries in silicon by atom probe tomography combined with transmission electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, Y. Tokumoto, K. Kutsukake, I. Yonenaga, N. Ebisawa, H. Takamizawa, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida and S. Takeda
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 10
  • DOI: 10.1063/1.4820140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between threshold voltage and channel boron concentration in silicon-based negative-type metal-oxide-emiconductor field-effect transistors studied by atom probe tomography. (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, T.Toyama, F. Yano, A. Nishida, T. Mogami, N. Okada, M. Kato, H. Uchida, K. Kitamoto, T. Miyagi, J, Kato, and Y. Nagai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 号: 25
  • DOI: 10.1063/1.4730437
  • 査読あり
• [雑誌論文] レーザー３次元アトムプローブによる半導体材料中のドーパント分布解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上耕治, 清水康雄, 高見澤悠
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 67 ページ: 645-649
  • 査読あり
• [学会発表] 3次元アトムプローブ法を用いた分子ドーピング形成によるシリコン表面上のリンと不純物原子の挙動評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄、高見澤悠、井上耕治、矢野史子、永井康介、L. Lamagna、G. Mazzeo、M. Perego、E. Prati
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] ３次元アトムプローブ法を用いた分子ドーピング形成によるシリコン表面上のリンと不純物原子の挙動評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄, 高見澤悠, 井上耕治, 矢野史子, 永井康介, L. Lamagna, G. Mazzeo, M. Perego, E. Prati
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] 多結晶シリコントレンチゲート構造中のドーパント拡散の３次元評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高見澤悠, 清水康雄, 井上耕治, 矢野史子, 永井康介, 国宗依信, 井上真雄, 西田彰男, 池田昌弘
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] Elemental distribution analysis in semiconductor-based MOS devices with atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, F. Yano, and Y. Nagai
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia for 2013 JSAP Autumn Meeting
  • 発表場所: Doshisha University (Kyoto)
  • 年月日: 2013-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Dopant analysis of semiconductor devices with atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, F. Yano, and Y. Nagai
  • 学会等名: 14th International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interactions at Seikei University
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-04-25
  • 招待講演
• [学会発表] シリコン中に共注入した炭素がホウ素活性化に与える影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄、高見澤悠、矢野史子、井上耕治、永井康介
  • 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
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Dopant analysis of semiconductor devices with atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, F. Yano, and Y. Nagai
  • 学会等名: 14th International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interactions at Seikei University
  • 発表場所: Seikei University (Tokyo)
  • 招待講演
• [学会発表] New applications in atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: D. J. Larson, J. W. Valley, T. Ushikubo, M. K. Miller, H. Takamizawa, Y. Shimizu, L. M. Gordon, D. Joester, A. D. Giddings, D. A. Reinhard, T. J. Prosa, D. P. Olson, D. F. Lawrence, P. H. Clifton, R. M. Ulfig, I. Y. Martin, and T. F. Kelly
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2013 Meeting
  • 発表場所: Indianapolis, USA
• [学会発表] 半導体デバイスの３次元アトムプローブ解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄, 高見澤悠, 井上耕治, 永井康介
  • 学会等名: 第29回分析電子顕微鏡討論会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県美浜区）
  • 招待講演
• [学会発表] Dopant diffusion in poly-silicon filled in trench structures analyzed by atom probe tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, H. Takamizawa, Y. Shimizu, F. Yano, Y. Nagai, Y. Kunimune, M. Inoue, A. Nishida, and M. Ikeda
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia for 2013 JSAP Autumn Meeting
  • 発表場所: Doshisha University (Kyoto)
• [学会発表] 3D analysis of arsenic diffusion in phosphorus or boron pre-doped polycrystalline silicon (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, F. Yano, and Y. Nagai
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia for 2013 JSAP Autumn Meeting
  • 発表場所: Doshisha University (Kyoto)
• [学会発表] ３次元アトムプローブによる半導体デバイス中のドーパント分布解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄
  • 学会等名: （独）日本学術振興会 材料の微細組織と機能性 第133委員会第1分科会 第218回研究会
  • 発表場所: 東京工業大学キャンパスイノベーションセンター（東京都港区）
  • 招待講演
• [学会発表] ３次元アトムプローブによる半導体ナノ構造中の元素分布評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄
  • 学会等名: カメカテクニカルセミナー2013
  • 発表場所: くるまプラザ貸会議室（東京都港区）
  • 招待講演
• [学会発表] ３次元アトムプローブによる半導体デバイス中の元素分布解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄
  • 学会等名: 電子情報技術産業協会半導体ロードマップ専門委員会WG14専門部会（メトロロジ：計測WG）
  • 発表場所: JEITA会議室（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] 三次元アトムプローブによる溝埋め込み多結晶Si中の不純物分布評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢野史子, 高見澤悠, 清水康雄, 井上耕治, 永井康介, 国宗依信, 井上真雄, 西田彰男, 池田昌弘
  • 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
• [学会発表] 3次元アトムプローブによるシリコン中の重水素分布観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高見澤悠, 星勝也, 清水康雄, 井上耕治, 矢野史子, 永田晋二, 四竈樹男, 永井康介
  • 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
• [学会発表] Atom probe tomography of germanium isotopic multilayer structures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, Y. Kawamura, M. Uematsu, K. M. Itoh, E. E. Haller, T. Toyama, and Y. Nagai
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] Tomographic study of spatial resolution in laser-assisted atom probe using semiconductor isotopic heterostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, H. Takamizawa, Y. Kawamura, M. Uematsu, K. M. Itoh, T. Toyama, and Y. Nagai
  • 学会等名: The 53rd International Field Emission Symposium
  • 発表場所: Tuscaloosa, USA
• [学会発表] Enlarged boron concentration fluctuation in MOSFET channel after source/drain extension fabrication studied by atom probe tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, T. Toyama, N. Okada, M. Kato, H. Uchida, F. Yano, A. Nishida, T. Mogami, and Y. Nagai
  • 学会等名: The 53rd International Field Emission Symposium
  • 発表場所: Tuscaloosa, USA
• [学会発表] ３次元アトムプローブ法を用いた同位体ゲルマニウム多層膜界面における平坦性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水康雄, 高見澤悠, 外山健, 河村踊子, 植松真司, 伊藤公平, E. E. Haller, 永井康介
  • 学会等名: 第73回秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
• [学会発表] Atom probe tomography of fin-structure prepared by focused ion beam direct deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takamizawa, Y. Shimizu, Y. Nozawa, T. Toyama, H. Morita, Y. Yabuuchi, M. Ogura, and Y. Nagai
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [図書] 日本分析化学会編、試料分析講座半導体・電子材料分析, (第6章三次元アトムプローブ(APT)担当) (2013)
  • 著者名/発表者名: 朝山匡一郎、伊藤寛征、井上耕治、植田和弘、上殿明良、表和彦、小林慶規、齋藤正裕、笹川薫、清水康雄、末包高史、高野明雄、張利、永井康介、中村誠、福嶋球琳男、藤田高弥、藤村聖史、星野英樹、松下光英、山田隆、行嶋史郎
  • 出版者: 丸善出版 (ISBN-13: 978-4621087008)
• [図書] 日本分析化学会編, 試料分析講座 半導体・電子材料分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 朝山匡一郎，伊藤寛征，井上耕治，植田和弘，上殿明良，表和彦，小林慶規，齋藤正裕，笹川薫，清水康雄，末包高史，高野明雄，張利，永井康介，中村誠，福嶋球琳男，藤田高弥，藤村聖史，星野英樹，松下光英，山田隆，行嶋史郎
  • 総ページ数: 328
  • 出版者: 丸善出版
• [備考]
  • URL: http://wani.imr.tohoku.ac.jp/yshimizu.html
• [備考] 永井研究室（清水康雄、和文）
  • URL: http://wani.imr.tohoku.ac.jp/yshimizu.html
• [備考] 永井研究室（清水康雄、英文）
  • URL: http://wani.imr.tohoku.ac.jp/yshimizu_english.html
• [備考] 東北大学研究者紹介（清水康雄）
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/bdade9d3e1da0c7a19d6872a59445e4e.html
• [備考] 永井研究室（清水康雄）
  • URL: http://wani.imr.tohoku.ac.jp/yshimizu.html
• [備考] 東北大学研究者紹介（清水康雄）
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/bdade9d3e1da0c7a19d6872a59445e4e.html