計算科学を駆使したNiシリサイドナノワイヤ形成プロセスの完全制御

• 研究課題/領域番号: 26630135
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 渡邉 孝信 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00367153)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014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: 半導体超微細化 / 電子デバイス・機器 / ナノコンタクト / 計算物理 / 電子・電気材料

研究成果の概要

酸化膜で覆われたSiナノワイヤのNi化反応の分子動力学シミュレーションを実施した。ナノワイヤが細くなるほど酸化膜が誘起するストレスが増大しNi拡散速度が抑制されること、一方で酸化膜付近に誘起される格子乱れによってNi拡散が促進されることが明らかになった。この傾向は実験でも確認された。酸化膜形成後の熱処理により細いナノワイヤの格子が乱れることがラマン分光計測で明らかにされ、Ni化反応が促進されることが判明した。これらの結果は、Siナノワイヤの金属コンタクト形成プロセスにおいて、酸化膜誘起の格子乱れが反応速度を決める重要な因子となっていること示している。

研究成果

• [雑誌論文] ON current enhancement of nanowire Schottky barrier tunnel field effect transistors (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Takei, Shuichiro Hashimoto, Jing Sun, Xu Zhang, Shuhei Asada, Taiyu Xu, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara, and Takanobu Watanabe
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 4S ページ: 04ED07-04ED07
  • DOI: 10.7567/jjap.55.04ed07
  • NAID: 210000146303
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impact of Thermal History of Si Nanowire Fabrication Process on Ni Silicidation Rate (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Yamashita, Hiroki Kosugiyama, Yasuhiro Shikahama, Shuichiro Hashimoto, Kouhei Takei , Jing Sun, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara, and Takanobu Watanabe
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 8 ページ: 085201-085201
  • DOI: 10.7567/jjap.53.085201
  • NAID: 210000144303
  • 査読あり
• [学会発表] mpact of Ar+ Ion Irradiation on Nickelidaton Reaction of Si Nanowire Covered with Oxide Film (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Asada, Shuichiro Hashimoto, X. Zhang , Taiyu Xu, Shunsuke Oba , Ryo Yokogawa, Motohiro Tomita, Atsushi Ogura, Takashi Matsukawa and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: the 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2016)
  • 発表場所: ANA CLOWNE PLAZA Kyoto
  • 年月日: 2016-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Dopant Distribution in Nickelided Si Nanowire Surrounded by SiO2 Film Characterized by Laser-assisted Atom Probe Tomography (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Hashimoto, Shuhei Asada, Taiyu Xu, Shunsuke Oba, Takashi Matsukawa, Takanobu Watanabe
  • 学会等名: the 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2016)
  • 発表場所: ANA CLOWNE PLAZA Kyoto
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulations on the Formation of Dielectric Thin Films and Interface Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Takanbu Watanabe
  • 学会等名: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2016), Short Course A
  • 発表場所: EPOCAL Tsukuba
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Silicon Nanowire Thermoelectric Device Fabricated by Top-Down Process (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Hashimoto, Shuhei Asada, Taiyu Xu, Shunsuke Oba, Takashi Matsukawa, and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: he European Conference on Thermoelectrics 2016 (ECT2016)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Niシリサイド化シリコンナノワイヤを用いた熱電発電デバイスの作製と特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 麻田 修平, 橋本 修一郎, 徐 泰宇, 大場 俊輔, 松川 貴, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] ナノワイヤ型不純物偏析ショットキー接合MOSFETにおけるワイヤ幅縮小効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本 修一郎, 遠藤 清, 武井 康平, ソン セイ, 張 旭, 徐 泰宇, 麻田 修平, 大場 俊輔, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Ar+イオン照射によるSiナノワイヤのNi合化反応の高精度制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大場 俊輔, 橋本 修一郎, 武井 康平, ソン セイ, 張 旭, 徐 泰宇, 麻田 修平, 臼田 稔宏, 遠藤 清, 富田 基裕, 徳武 寛紀, 今井 亮佑, 小椋 厚志, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Ar+イオン照射によるSiナノワイヤのNi合金化プロセスの制御性向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 麻田 修平, 橋本 修一郎, 武井 康平, ソン セイ, 張 旭, 徐 泰宇, 臼田 稔宏, 遠藤 清, 大場 俊輔, 富田 基裕, 今井 亮佑, 小椋 厚志, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 電子デバイス界面テクノロジー研究会 (第21回)
  • 発表場所: 東レ研修センター
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] Origin of Preferential Diffusion of Ni along Si/SiO2 Interface in Si Nanowire (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Hashimoto, Kohei Takei, Jing Sun, Shuhei Asada, Xu Zhang, Taiyu Xu, Toshihiro Usuda, Motohiro Tomita, Ryosuke Imai, Atsushi Ogura, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara, and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: 28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2015)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center
  • 年月日: 2015-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Controlling Nickelidation Process of Si Nanowire by Ar+ Ion Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Asada, Shuichiro Hashimoto, Kohei Takei, Jing Sun, Xu Zhang, Taiyu Xu, Toshihiro Usuda, Motohiro Tomita, Ryosuke Imai, Atsushi Ogura, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara, and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: 28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2015)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] ON Current Enhancement of Nanowire Schottky Barrier Tunnel FET (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Takei, Shuichiro Hashimoto, Jing Sun, Xu Zhang, Shuhei Asada, Taiyu Xu, Takashi Wakamizu, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2015)
  • 発表場所: Sapporo Convention Center
  • 年月日: 2015-09-29
  • 国際学会
• [学会発表] ショットキー障壁トンネルFETのスケーリング耐性の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 徐 泰宇, 橋本 修一郎, 武井 康平, ソン セイ, 麻田 修平, 張 旭, 渡邉孝信
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] GeO2酸化膜を考慮したGeナノワイヤ構造の熱伝導率およびフォノン分散関係の分子動力学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小出 隆太, 志村 昴亮, 橋本 修一郎, 富田 基裕, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 分子動力学法および分子軌道法を用いたSiGe混晶内の原子間ポテンシャルに関する考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 富田 基裕, 小椋 厚志, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Ar+イオン照射によるSiナノワイヤのNi合金化プロセスの制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 張 旭, 橋本 修一郎, 武井 康平, ソン セイ, 徐 泰宇, 麻田 修平, 臼田 稔宏, 富田 基裕, 今井 亮佑, 小椋厚志, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉孝信
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Enhancement of Ni Diffusion Rate in Disordered Si Nanocrystal Studied by Molecular Dynamics Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Hashimoto, Kohei Takei, Jing Sun, Shuhei Asada, Taiyu Xu and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: The 6th Waseda-NIMS International Symposium
  • 発表場所: Waseda University
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Controlling Nickel Silicidation Process of Si Nanowires by Ar+ Ion Irradation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Takei, Shuichiro Hashimoto, Jing Sun, Shuhei Asada, Xu Zhang, Taiyu Xu, Toshihiro Usuda, Motohiro Tomita, Ryosuke Imai, Atsushi Ogura, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: The 6th Waseda-NIMS International Symposium
  • 発表場所: Waseda University
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Demonstration of Nanowire Schottky Barrier Tunnel FET (2015)
  • 著者名/発表者名: Taiyu Xu, Shuichiro Hashimoto, Kohei Takei, Jing Sun, Xu Zhang, Shuhei Asada, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: The 6th Waseda-NIMS International Symposium
  • 発表場所: Waseda University
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Morphology Changes of Ni Ion Irradiated Si(111) Surface at Room Temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Imazu, Shuichiro Hashimoto, Genki Obana, Takefumi Kamioka, Takanobu Watanabe
  • 学会等名: The 6th Waseda-NIMS International Symposium
  • 発表場所: Waseda University
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Ni/Si(111)-√19×√19再構成表面における空孔湧出過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今津 研太, 武良 光太郎, 木谷 哲, 小花 絃暉, 橋本 修一郎, 神岡 武文, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] ナノワイヤ型ショットキー障壁トンネルFETの動作解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 徐 泰宇, 小杉山 洋希, 橋本 修一郎, 武井 康平, ソン セイ, 麻田 修平, 張 旭, 若水 昂, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] ナノワイヤ型ショットキー障壁トンネルFETのON電流密度増大 (2015)
  • 著者名/発表者名: 麻田 修平, 小杉山 洋希, 橋本 修一郎, 武井 康平, ソン セイ, 張 旭, 徐 泰宇, 若水 昂, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉孝信
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] 酸化膜被覆型SiナノワイヤにおけるNi合金化プロセスの分子動力学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本 修一郎, 木谷 哲, 図師 知文, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第20回ゲートスタック研究会
  • 発表場所: 東レリサーチセンター
  • 年月日: 2015-01-30
• [学会発表] SiO2/Si界面の結晶性劣化によるSiナノワイヤのNi化速度の上昇 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武井 康平, 小杉山 洋希, 橋本 修一郎, ソン セイ, 麻田 修平, 徐 泰宇, 若水 昂, 今井 亮佑, 徳武 寛紀, 富田 基裕, 小椋 厚志, 松川 貴, 昌原 明植, 渡邉 孝信
  • 学会等名: 第20回ゲートスタック研究会
  • 発表場所: 東レリサーチセンター
  • 年月日: 2015-01-30
• [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: Shuichiro Hashimoto, Hiroki Kosugiyama, Kohei Takei, Jing Sun, R. Imai, H. Tokutake, Motohiro Tomita, Atsushi Ogura, Takashi Matsukawa Meishoku Masahara and Takanobu Watanabe
  • 学会等名: 27th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2014)
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] 分子シミュレーションによるSi表面の空孔クラスタとNi原子の相互作用の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木谷哲，橋本修一郎，武良光太郎，今津研太，小花絃暉，神岡武文，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
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] 酸化膜被覆型Siナノワイヤのシリサイド化に伴う破裂現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武井康平，小杉山洋希，橋本修一郎，セイ ソン，麻田修平，徐泰宇，若水昂，松川貴，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
  • 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: 孫 静，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
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Niシリサイド化速度のSi結晶構造依存性 -分子動力学法による解析- (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本修一郎，小杉山洋希，セイ ソン，武井康平，木谷哲，図師知文，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
  • 年月日: 2014-09-17