| 研究課題/領域番号 |
18360027
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
植松 真司 慶應義塾大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60393758)
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| 研究分担者 |
影島 博之 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (70374072)
渡邉 孝信 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (00367153)
白石 賢二 筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (20334039)
伊藤 公平 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30276414)
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| キーワード | 表面・界面物性 / マイクロ・ナノデバイス / 計算物理 / シリコン酸窒化 / 自己拡散 |
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| 研究概要 |
1.ミクロレベル理論計算
分子動力学法を用いて、酸化膜/Si界面近傍の酸化膜中の酸素分子のポテンシャルエネルギー分布を調べた。その結果、界面からlnm以内の構造遷移領域で酸素分子ポテンシャルが約0.6eV増加することが判った。また、SiO_2/Si界面垂直方向に圧縮応力を導入した場合の酸素分子の界面反応を第一原理計算法で調べ、シリコンナノ構造酸化において残存する界面応力が界面反応を抑制することを明らかにした。さらに、第一原理計算によって、Si酸化膜に窒素が取り込まれると、構造が堅固となり酸素が3配位をとるために、ホールトラップを生じることを示した。
2.ナノ構造酸窒化実験
幅30-400nmのシリコン細線構造を酸化し、続いてその試料を亜酸化窒素中で酸窒化した。この酸窒化によって、酸化膜中に残っているSiを囲むように数nmの厚さの窒素層を形成した。この状態でもう一度酸化を行い、この試料のTEM分析を行った。その結果、通常の酸化を合計の酸化時間が今回の実験と同じなるように行った場合と比べて、Si形状の変化が小さいことが判り、界面付近の窒素の影響を明らかにすることができた。
3.マクロプロセスシミュレーション
窒素によるSi酸化膜物性の変化を2次元ナノ酸化プロセスシミュレータに新たに組み込んだ。酸化膜/Si界面を囲むように数nmの厚さの酸窒素層を導入し、再酸化によるSi形状の変化やSi内部に生じる歪・応力を予測することができるようにした。このシミュレータを用いて計算したところ、窒素による酸化膜の粘性増加に起因して、酸窒素ではSi内部に生じる歪・応力が通常の酸化に比べて大きくなり、TEM実験結果を再現することができた。
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