半導体基盤への低エネルギー電子線照射による不純物添加

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550338
• Research Institution: Daido Institute of Technology
• Principal Investigator: 藤本 博 大同工業大学, 情報学部, 助教授 (90075911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 隆夫 名古屋産業大学, 環境情報ビジネス学部, 教授 (60023040)
• Keywords: electron beam doping / B doping / P doping / pn junction

Research Abstract

2枚の半導体基板の間に不純物シートを挟む(たとえばSi基板の間にPの不純物シートを挟む場合をSi//P//Siと記す)か、基板に蒸着した不純物材料を向かい合わせた(たとえばGaAs基板にZnを蒸着して向かい合わせた構造をGaAs/Zn//Zn/GaAsと記す)構造あるいは、基板の上に不純物シートを置いた(たとえばSi基板上にAlのシートを置いた構造をSi//Alと記す)構造に、低エネルギー電子線を照射して、基板に不純物原子を拡散させた。
照射した電子線のエネルギーは2MeV、照射量は5×10^<17>/cm^2である。このようにして作製した試料を2次イオン質量分析(SIMS)によって基板中の不純物分布を測定し評価を行った。
GaAs/Zn//Zn/GaAsおよびGaAs/Si//Si/GaAsにおける不純物拡散の深さはそれぞれ100〜400Å程度であり、PL測定の結果、表面近傍の欠陥が非常に少ないことが確認された。また不純物拡散には2種類のkick-out mechanismが介在することを示した。
B_4C//C(diamond)およびSiC//Alにおいても、ダイヤモンド基板中にはB原子が、またSiC基板中へはAl原子がドーピングされていることがSIMSによって確認された。拡散深さはそれぞれ約66Åおよび1000Åであった。
Si//P//SiにおけるP原子の拡散深さは約1000Åであった。この構造の電圧電流特性を測定した結果、pn接合が形成されていることを見出した。またSiには化合物B_6Siを用いて、S//B_6Si//Siなる構造においてB原子が拡散することを見出した。B原子の拡散深さは約400Åであった。この構造も同様にpn接合が形成されていた。
以上のことから、n型Si基盤にB原子を、またp型Si基盤にP原子を電子ビームドーピングを行うことによって、両者ともpn接合が形成されることを見出した。

Research Products

• [Publications] Takao Wada, Hiroshi Fujimoto: "Superdiffusion of impurity atoms in damage-free regions of Semiconductors"phisica status solidi (C). 0.No.2. 780-787 (2003)
• [Publications] Takao Wada, Hiroshi Fujimoto: "Electron beam doping of impurity atoms into semiconductors by kick-out mechanism"phisica status solidi (C). 0.No.2. 788-794 (2003)
• [Publications] Takao Wada, Hiroshi Fjimoto: "Diodes fabricated by electron beam doping (superdiffusion) technique in semiconductors at room temperature"Defect and Diffusion Forum. Vols.221-223. 23-30 (2003)