| 研究課題/領域番号 |
10305030
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・機器工学
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
松本 智 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00101999)
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| 研究分担者 |
伊藤 公平 慶應義塾大学, 理工学部, 専任講師 (30276414)
桑野 博 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10051525)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | シリコン / 自己拡散 / 高純度同位元素 / 点欠陥 / 空格子点 / 自己格子間原子 / フェルミ準位効果 / プロセスモデリング |
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| 研究概要 |
酸化、イオン注入など様々なシリコンLSI作製プロセスにおいては、点欠陥(空格子点および自己格子間原子)濃度が非平衡状態となる。デバイス寸法の微細化に従い、これらのプロセス制御がますます厳しくなってきている。一般的に、半導体中の点欠陥の挙動は、その自己拡散により直接的な情報を得ることができるが、Siの場合、放射性同位体の半減期が極めて短く、実験が困難であり、これまで信頼性の高いデータが得られていなかった。本研究の目的は、ウラン同位体濃縮技術を利用して作成された高純度シリコン同位体ガス(^<30>SiH_4)を用いて、^<30>Si/天然Siヘテロ構造を作成し、シリコンの自己拡散を調べ、点欠陥の挙動を明らかにすることである。主要な成果は以下の通りである。(i)ほぼ100%の高純度^<30>Siのエピタキシャル成長に世界で始めて成功した。(ii)^<30>Si/天然Si(100)ヘテロ構造試料を熱処理し、天然Si中の^<30>Si濃度分布を2次イオン質量分析装置により測定し、従来、評価が困難であった低温度領域(850℃〜1050℃)におけるSi自己拡散係数を決定した。(iii)シリコン自己拡散に対するドーピング依存性(フェルミ準位効果)を調べ、自己拡散における空格子点、自己格子間原子の役割を明らかにした。具体的には、高濃度n型Si基板(As濃度;3×10^<19>cm^<-3>)、高濃度p型Si基板(B濃度:2×10^<19>cm^<-3>)および低濃度Si基板(B濃度;1×10^<16>cm^<-3>)上に^<30>Si層を成長させ、所定の温度・時間における熱処理後、表記3種のSi基板中における^<30>Siの拡散係数を決定した。その結果、自己拡散係数は、真性Si中に比べ、高濃度p型Siでは、約2倍増速し、一方、高濃度n型Siでは真性Siと同じであった。高濃度n型Siでは空格子点が過剰に存在するにもかかわらず、影響が見られないことから、850、900℃の低温度では自己拡散において空格子点の寄与が極めて小さいことを示している。これは従来の一般的な見解-Si自己拡散では低温度領域において空格子点が支配的である-が、成り立たないことを明らかにした。
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