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本研究の目的は、シリコンウェハー内に低温でpn接合を形成することであった。光照射によりシリコンを加熱する方法によると、シリコン中の不純物(リン、ホウ素)の拡散速度が著しく速くなるため、低温においてもpn接合形成が可能となった。以下に、本研究により得られた主な知見を示す。
1. ハロゲンランプあるいはキセノンランプからの光照射による加熱中のシリコン中の不純物の拡散は、拡散係数にして通常の100〜300倍増速拡散する。
2. この増速拡散を利用すると、540℃という極めて低温でもシリコンへの不純物の拡散が可能となる。
3. この方法により作製されたpn接合ダイオードは、良好なダイオード特性を示した。
4. 増速拡散が発生したシリコンウェハー中には、格子欠陥はほとんど存在しなかった。よって、実用上問題のない方法であることが分かった。
5. これらの増速拡散は、ウェハーの結晶面方位(100)における方が(111)よりも大きく、リンとホウ素は著しく増速拡散するが、ヒ素はほとんど増速拡散しない。
6. これらの増速拡散の原因は、自己格子間原子と呼ばれる点欠陥が、光照射によってシリコンと拡散源の膜との界面で発生し、シリコン内に導入されたためと考えられる。
7. 増速拡散及び低温での拡散に効果のある光の波長は0.6〜1.0μmと考えられる。
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