極浅半導体接合創成のためのコヒーレントフォノン励起型アニールプロセスの解明・制御

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360388
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 節原 裕一 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80236108)
• 研究分担者: 藤田 雅之 (財)レーザー技術総合研究所, 主任研究員(研究職) (30260178) ; 高橋 和生 京都大学, 工学研究科, 助手 (50335189) ; 斧 高一 京都大学, 工学研究科, 教授 (30311731) ; 橋田 昌樹 京都大学, 化学研究所, 助手 (50291034)
• キーワード: 半導体極浅接合 / フォノン励起 / 超短パルスレーザー / ミリ波照射 / 非平衡プロセス

研究概要

本研究では、シリコンウェハー上での極浅半導体形成を対象に、従来の熱的な活性化技術が適用限界に達する世代以降のデバイス製造に向けた技術課題に対し、ブレークスルーをもたらす技術の開発を目的とし、コヒーレントフォノン励起による新しいアニールプロセスの解明と共に、極浅半導体接合創成のための制御技術の確立を目指している。3年間の研究期間の初年度となる本年度は、基礎的なプロセス評価に重点を置き、以下の研究を実施した。【1:超短パルスレーザー照射によるフォノン励起特性の解明】低エネルギー・イオン注入によりボロンをドーピングしたシリコン基板に、不純物層が形成されている表面の側から超短パルスレーザー光を照射し、パルスの強度およびパルストレイン(パルス列)照射におけるパルス間隔を照射パラメータとして、フォノン励起特性の差異をポンププローブ法(時間分解能=100fs)を用いて調べた。反射率の時間波形は、フォノンによる振動に続いて、光励起キャリアの減衰が観られ、レーザー強度に対して非線形に増大することが分かった。【2:格子欠陥再配列過程の解明】ドーパント層の微細構造に与える照射効果をTEMにより調べた。B注入後の試料は非晶質化していないが、熱処理(RTA)ではTwinならびにEnd of Rangeの欠陥が顕著に観られたのに対し、レーザー処理試料では明確な欠陥を生じることなく活性化されることが分かった。【3:接合特性評価】電気的特性についてはシート抵抗の評価を行い、抵抗が良好に減少し活性化に寄与する領域が存在することが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Setsuhara: "PHOTON-INDUCED PHONON EXCITATION PROCESS AS NONEQUILLIBRIUM SUBSURACE MODIFICATION OF ION-IMPLANTED NANO-SCALE LAYER FOR ULTRA-SHALLOW JUNCTION FORMATION"4th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2003), Jeju, Korea, September 28-October 3. (2003)
• [文献書誌] 橋田 昌樹: "フェムト秒レーザーの産業界での期待 フェムト秒レーザ加工"電気学会誌. Vol.122, No.11. 749-753 (2003)
• [文献書誌] Y.Setsuhara, M.Hashida, M.Fuita, S.Adachi, B.Mizuno, K.Takahashi, K.Nogi, K.Ono: "PHOTON-INDUCED PHONON EXCITATION PROCESS AS NONEQUILLIBRIUM SUBSURACE MODIFICATION OF ION-IMPLANTED NANO-SCALE LAYER FOR ULTRA-SHALLOW JUNCTION FORMATION"International Conference on the Characterization and Control of Interfaces for High Qulity Advanced Materials, Kurashiki, Japan. (2003)
• [文献書誌] Y.Setsuhara, M.Hashida, M.Fuita, S.Adachi, B.Mizuno, K.Takahashi, K.Ono: "NONEQUILLIBRIUM DOPANT ACTIVATION OF ULTRA-SHALLOW JUNCTIONS BY COHERENT PHONON EXCITATION PROCESS"7th International Workshop on the Fabrication, characterization and Modeling of Ultra Shallow Doping Profiles in Semiconductors, Santa Cruz, California, USA, April 27-May 1. (2003)
• [文献書誌] 藤田雅之, 橋田昌樹: "フェムト秒レーザーの応用"応用物理. Vol.73, No.2. 178-185 (2003)