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2008 年度 研究成果報告書

シリコンナノ構造酸化の窒素添加による制御

研究課題

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研究課題/領域番号 18360027
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関慶應義塾大学

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)

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)
連携研究者 秋山 亨  三重大学, 工学部, 助教 (40362363)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
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
研究概要

シリコンナノ構造の酸化において、酸化膜に窒素を添加することにより、酸化形状の制御、および、酸化誘起歪・応力を変調できることを明らかにした。酸化膜への窒素添加の効果を原子レベル理論計算、マクロレベルシミュレーション計算で予測し、ナノ構造酸窒化実験を行った。窒素をシリコン・酸化膜界面へ局所的に導入することにより酸化膜の粘性が増加し、シリコン内部に生じる歪・応力が大きくなることを明らかにした。これにより窒素添加が単電子トランジスタの室温動作実現に有効であることを示した。

  • 研究成果

    (48件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (38件)

  • [雑誌論文] Stress Dependence of Oxidation Reaction at SiO_2/Si Interfaces during Silicon Thermal Oxidation2008

    • 著者名/発表者名
      T. Akiyama, H. Kageshima, M. Uematsu, and T. Ito
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 7089-7093

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accurate Determi-nation of the Intrinsic Diffusivities of Boron, Phosphorus, and Arsenic in Silicon : The Influence of SiO_2 Films2008

    • 著者名/発表者名
      M. Naganawa, Y. Kawamura, Y. Shimizu, M. Uematsu, K. M. Itoh, H. Ito, M. Nakamura, H. Ishikawa, and Y. Oji
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 6205-6207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential energy landscape of an interstitial O_2 molecule in a SiO_2 film near the SiO_2/Si(001) interface2008

    • 著者名/発表者名
      H. Ohta, T. Watanabe, and I. Ohdomari
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 78, 155326

      ページ: 1-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of oxidation-induced strain on microscopic processes related to oxidation reaction at the SiO_2/Si(100) interface2008

    • 著者名/発表者名
      T. Akiyama, T. Ito, H. Kageshima, and M. Uematsu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B77, 115356

      ページ: 1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the SiO_2/Si interface on self-diffusion in SiO_2 upon oxidation2008

    • 著者名/発表者名
      M. Uematsu, K. Ibano, and K. M. Itoh
    • 雑誌名

      Defect and Diffusion Forum 273-276

      ページ: 685-692

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of excess Si species at Si/SiO_2 interface and their diffusion into SiO_2 during Si thermal oxidation2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ibano, K. M. Itoh, and M. Uematsu
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 103, 026101

      ページ: 1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Kinetic Equation for Thermal Oxidation of Silicon Replacing the Deal-Grove Equation2007

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe and I. Ohdomari
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc. 154

      ページ: 260-267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain Distribution around SiO_2/Si Interface in Si Nanowires ; A Molecular Dynamics Study2007

    • 著者名/発表者名
      H. Ohta, T. Watanabe, and I. Ohdomari
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 46

      ページ: 3277-3282

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Oxygen Exchange near the Oxide/Silicon Interface during Silicon Thermal Oxidation2007

    • 著者名/発表者名
      M. Uematsu, M. Gunji, M. Tsuchiya, and K. M. Itoh
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 515

      ページ: 6596-6600

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen Self-Diffusion in Silicon Dioxide : Effect of the Si/SiO_2 Interface2006

    • 著者名/発表者名
      M. Uematsu, M. Gunji, and K. M. Itoh
    • 雑誌名

      Defect and Diffusion Forum 258-260

      ページ: 554-561

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子動力学法によるシリコンナノワイヤ/酸化膜界面のストレス分布の解析2009

    • 著者名/発表者名
      恩田知弥
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] SiO_2中のH_2O分子の構造および拡散機構に関する理論検討2009

    • 著者名/発表者名
      秋山亨
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] MONOS型メモリにおけるSiN層へのO混入の効果の理論的検討2009

    • 著者名/発表者名
      大竹朗
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] MONOS型メモリにおけるSiN層のN空孔型欠陥の原子構造と電子構造2009

    • 著者名/発表者名
      山口慶太
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] 古くて新しいシリコン酸化膜の物性2009

    • 著者名/発表者名
      影島博之
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] MONOS型メモリの電荷蓄積機構の第一原理計算による考察2009

    • 著者名/発表者名
      大竹朗
    • 学会等名
      第14回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2009-01-24
  • [学会発表] SiO_2中の窒素と窒素酸化物分子の理論検討2009

    • 著者名/発表者名
      影島博之
    • 学会等名
      第14回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2009-01-24
  • [学会発表] Crystal Orientation Dependency of Oxidation-Induced Strain in Silicon Nano-Structures : A Molecular Simulation Study2008

    • 著者名/発表者名
      T. Onda
    • 学会等名
      5th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2008-11-11
  • [学会発表] Reaction Mechanisms of H_2O Molecules at SiO_2/Si Interfaces during Silicon Thermal Oxidation2008

    • 著者名/発表者名
      T. Akiyama
    • 学会等名
      2008 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2008-11-07
  • [学会発表] Theoretical Study on Nitrogen and Nitrogen Oxide Molecules in Silicon Oxide2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kageshima
    • 学会等名
      2008 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2008-11-05
  • [学会発表] Kinetic Model for High Pressure Oxidation of Silicon2008

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe
    • 学会等名
      2008 Inter-national Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2008-11-05
  • [学会発表] SiO_2/Si界面におけるH_2O分子の界面反応機構2008

    • 著者名/発表者名
      秋山亨
    • 学会等名
      第69回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] Accurate Determination of the Intrinsic Diffusivities of B, P,and As in Si : The Influence of SiO_2 Films2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawamura
    • 学会等名
      2008 Chinese Materials Research Society
    • 発表場所
      重慶(中国)
    • 年月日
      2008-06-10
  • [学会発表] MONOS型メモリの電荷蓄積機構の理論的研究2008

    • 著者名/発表者名
      白石賢二
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2008-06-09
  • [学会発表] MONOS型メモリの電荷トラップ機構の第一原理計算による考察2008

    • 著者名/発表者名
      小林賢司
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-03-30
  • [学会発表] 分子動力学法によるシリコンナノ構造酸化誘起歪の結晶方位依存性に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      恩田知弥
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-03-28
  • [学会発表] シリコン熱酸化速度の酸素分圧依存性の起源2008

    • 著者名/発表者名
      渡邉孝信
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-03-28
  • [学会発表] MONOS型メモリの劣化の原子レベルの機構の第一原理計算による考察2008

    • 著者名/発表者名
      小林賢司
    • 学会等名
      第13回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2008-01-14
  • [学会発表] シリコン熱酸化速度の酸素分圧依存性の起源2008

    • 著者名/発表者名
      渡邉孝信
    • 学会等名
      第13回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2008-01-14
  • [学会発表] SiO_2/Si界面近傍の格子間O_2分子のポテンシャルエネルギーマップの作成2008

    • 著者名/発表者名
      太田洋道
    • 学会等名
      第13回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      東レ三島研修センター
    • 年月日
      2008-01-14
  • [学会発表] 分子動力学法によるSiO_2/Si界面近傍のボイド分布の解析2007

    • 著者名/発表者名
      太田洋道
    • 学会等名
      第68回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-06
  • [学会発表] Si熱酸化における界面反応過程のSiO_2/Si界面応力による影響2007

    • 著者名/発表者名
      秋山亨
    • 学会等名
      第68回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-06
  • [学会発表] Si熱酸化における酸化膜中のSi自己拡散促進のシミュレーション2007

    • 著者名/発表者名
      植松真司
    • 学会等名
      第68回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-06
  • [学会発表] Effect of the SiO_2/Si interface on self-diffusion in SiO_2 upon oxidation2007

    • 著者名/発表者名
      M. Uematsu
    • 学会等名
      3rd International Conference on Diffusion in Solids and Liquids
    • 発表場所
      アルガルブ(ポルトガル)
    • 年月日
      2007-07-05
  • [学会発表] Microscopic processes of oxidation reaction at SiO_2/Si(100) interfaces with oxidation-induced strain2007

    • 著者名/発表者名
      T. Akiyama
    • 学会等名
      17th Inter-national Vacuum Congress
    • 発表場所
      ストックホルム(スウェーデン)
    • 年月日
      2007-07-03
  • [学会発表] A New Kinetic Equation for Thermal Oxidation of Silicon Replacing the Deal-Grove Equation2007

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe
    • 学会等名
      211th Electrochemical Society Meeting
    • 発表場所
      シカゴ(アメリカ)
    • 年月日
      2007-05-09
  • [学会発表] Microscopic mechanism of silicon thermal oxidation process2007

    • 著者名/発表者名
      H. Kageshima
    • 学会等名
      211th Electrochemical Society Meeting
    • 発表場所
      シカゴ(アメリカ)
    • 年月日
      2007-05-09
  • [学会発表] Si熱酸化中の界面近傍におけるSi自己拡散の促進2007

    • 著者名/発表者名
      植松真司
    • 学会等名
      第54回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2007-03-27
  • [学会発表] Si酸化膜中酸素安定サイトと酸素輸送機構2007

    • 著者名/発表者名
      影島博之
    • 学会等名
      第54回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2007-03-27
  • [学会発表] シリコンのドライ酸化とウェット酸化の統一運動理論2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉孝信
    • 学会等名
      第54回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2007-03-27
  • [学会発表] 酸化誘起歪を伴った極薄SiO_2/Si界面における酸化反応の検討2007

    • 著者名/発表者名
      秋山亨
    • 学会等名
      第12回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2007-02-02
  • [学会発表] Si熱酸化過程の微視的機構に関する考え方2007

    • 著者名/発表者名
      影島博之
    • 学会等名
      第12回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2007-02-02
  • [学会発表] 分子動力学法によるシリコンナノ構造体中の歪分布に関する研究2007

    • 著者名/発表者名
      太田洋道
    • 学会等名
      第12回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2007-02-02
  • [学会発表] Physical Model of Electron and Hole Traps in Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor (MONOS) for Embedded Flash Memories2006

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi
    • 学会等名
      2006 International Work-shop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      2006-11-10
  • [学会発表] Suppression of Oxidation Reaction by Oxidation-Induced Strain at Ultrathin Si-Oxide/Si Interface2006

    • 著者名/発表者名
      T. Akiyama
    • 学会等名
      2006 Inter-national Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      2006-11-10
  • [学会発表] Strain Distribution around SiO2/Si Interface in Nanostructure : A Molecular Dynamics Study2006

    • 著者名/発表者名
      H. Ohta
    • 学会等名
      2006 International Work-shop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      2006-11-09
  • [学会発表] Theoretical study on emis-sion of Si-related species at Si-oxide/Si interfaces2006

    • 著者名/発表者名
      H. Kageshima
    • 学会等名
      2006 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      2006-11-09
  • [学会発表] Enhanced Oxygen Self-Diffusion in SiO_2 during Si Thermal Oxidation : Effect of the SiO_2/Si Interface2006

    • 著者名/発表者名
      M. Uematsu
    • 学会等名
      2006 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      2006-11-09

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公開日: 2010-06-10   更新日: 2016-04-21  

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