研究課題
基盤研究(B)
単結晶育成プロセス、インゴットアニールプロセス及びウェハ上へのデバイス作成プロセスそれぞれについて、結晶異方性を厳密に考慮した転位密度の定量的評価解析コードを三次元有限要素法により作成し、それらをサブシステムとして直列に結合し、単結晶育成からデバイス作成終了までの全ての段階における転位密度を定量的に評価することができる高品位デバイス作成のための統合的解析システムの構築を研究目的として研究を実施した。研究成果の概要は下記の通りである。(1)単結晶育成過程の転位密度評価解析コードを、単結晶体の結晶異方性を無視した場合と結晶異方性を近似的に考慮した場合について開発した。(2)インゴットアニールプロセスについて、転位の消滅効果を取り込んだ改良型HAS(Haasen-Alexander-Sumino)モデルを提案した。この構成式では、分解せん断応力の向きに応じて、転位密度に正負を持たせて転位の増殖だけでなく消滅も表現できるようにした。また、らせん転位、刃状転位および混合転位といった転位の種類も考慮した構成式も提案した。これらを、結晶異方性を考慮した三次元有限要素解析プログラムに組み込み、GaAs、InPといった化合物半導体のインゴットアニール解析を行ない、その有効性を示した。(3)Siウェハ上にGaAs薄膜を作成するプロセスの転位密度評価解析プログラムにも転位の消滅効果を取り入れる改良を行った。この解析プログラムを用いて、転位の消滅効果の考慮が必須と考えられるRapid thermal annealing (RPA)プロセスの解析を行い、実験で観察されているようなRPAによる転位密度減少効果をシミュレーションにより再現することができた。(4)これまで開発してきた単結晶育成プロセス、インゴットアニールプロセス及びウェハ上へのデバイス作成プロセスの解析コードを直列に結合して動作させることに成功した。
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