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2008 Fiscal Year Annual Research Report

シリコンナノ構造酸化の窒素添加による制御

Research Project

Project/Area Number 18360027
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

植松 真司  Keio University, 大学院・理工学研究科, 教授 (60393758)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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)
Keywords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
Research Abstract

1.ミクロレベル理論計算
第一原理計算によって、酸化膜/Si界面近傍の酸化膜中の水分子の拡散および界面酸化反応の機構を調べた。その結果、酸化膜中において水分子はシラノール基として存在し、そのシラノール基が格子間水分子を経由して酸化膜中を拡散することが判った。この構造変化によって酸化膜と水分子の間での酸素原子の交換を頻繁に起こしながら酸化膜中を水分子が拡散していくという機構を明らかにした。また、酸化膜中の窒素、一酸化窒素、亜酸化窒素分子の固溶と拡散について、第一原理計算と「トラップーホッピング仮説」に基づいて検討を行った。窒素分子の固溶と拡散については実験値を矛盾無く説明することに成功した。一酸化窒素、亜酸化窒素分子の固溶と拡散については、一酸化窒素は酸素とほぼ同じ、亜酸化窒素は固溶が窒素とほぼ同じで拡散は遅いと予測できた。
2.ナノ構造酸窒化実験とマクロプロセスシミュレーション
前年度に構築した2次元ナノ酸窒素プロセスシミュレータを用いて、酸化膜中の窒素濃度変化によって、酸化後のシリコン形状やシリコン内部に生じる歪・応力がどのように変化するかを調べた。窒素濃度が高いほど、酸化膜粘性係数の活性化体積が小さくなり、酸化膜の粘性が増加する。そのために、歪・応力で酸化速度が遅くなり、酸窒化膜形成後の酸化が抑えられることが判った。また、酸窒化後にアニール処理を行っても、形状変化や歪・応力の緩和はごく僅かであることを明らかにした。
この計算結果は、幅30〜400nmのシリコン細線構造を酸窒化した試料のTEM分析結果をよく再現した。

  • Research Products

    (21 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Potential energy landscape of an interstitial O_2, molecule in a SiO_2, film near the SiO_2/Si (001) interface2008

    • Author(s)
      Hiromichi Ohta
    • Journal Title

      Physical Review B 78

      Pages: 155326. 1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Accurate Deteriination of the Intrinsic Diffusivities of Boron, Phosphorus, and Arsenic in Silicon : The Influence of SiO_2, Films2008

    • Author(s)
      Miki Naganawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      Pages: 6205-6207

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stress Dependence of Oxidation Reaction at SiO_2/Si Interfaces during Silicon Thermal Oxidation2008

    • Author(s)
      Toru Akiyama
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      Pages: 7089-7093

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 古くて新しいシリコン酸化膜の物性2009

    • Author(s)
      影島博之
    • Organizer
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      山口慶太
    • Organizer
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      大竹朗
    • Organizer
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      秋山亨
    • Organizer
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      恩田知弥
    • Organizer
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      大竹朗
    • Organizer
      第14回ゲートスタック研究会
    • Place of Presentation
      東レ三島研修センター
    • Year and Date
      2009-01-24
  • [Presentation] SiO_2中の窒素と窒素酸化物分子の理論検討2009

    • Author(s)
      影島博之
    • Organizer
      第14回ゲートスタツク研究会
    • Place of Presentation
      東レ三島研修センター
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] Crystal Orientation Dependency of Oxidation-Induced strain in Silicon NanoStructures : A Molecular Simulation Study2008

    • Author(s)
      Tomoya Onda
    • Organizer
      5th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] Reaction Mechanisms of H_20 Molecules at SiO_2/Si Interfaces during Silicon Thermal Oxidation2008

    • Author(s)
      Toru Akiyaia
    • Organizer
      2008 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2008-11-07
  • [Presentation] Kinetic Model for High Pressure Oxidation of Silicon2008

    • Author(s)
      Takanobu Watanabe
    • Organizer
      2008 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2008-11-05
  • [Presentation] Theoretical study on Nitrogen and Nitrogen Oxide Molecules in Silicon Oxide2008

    • Author(s)
      Hiroyuki Kageshima
    • Organizer
      2008 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI Devices
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2008-11-05
  • [Presentation] SiO_2/Si界面におけるH_2O分子の界面反応機構2008

    • Author(s)
      秋山亨
    • Organizer
      2008年秋季第69回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2008-09-02
  • [Presentation] Accurate Determination of the Intrinsic Diffusivities of B, P, and As in Si : The Influence of SiO_2 Films2008

    • Author(s)
      Yoko Kawamura
    • Organizer
      Chinese-MRS (Materials Research Society) 2008
    • Place of Presentation
      重慶(中国)
    • Year and Date
      2008-06-10
  • [Presentation] MONOS型メモリの電荷蓄積機構の理論的研究2008

    • Author(s)
      白石賢二
    • Organizer
      応用物理学会 シリコンテクノロジー分科会. 表面・界面・シリコン材料研究委員会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2008-06-09
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.appi.keio.ac.jp/Itoh_group/indexj.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/people/kageshima/index-j.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ohdomari.comm.waseda.ac.jp/index-j.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.px.tsukuba.ac.jp/home/tcm/shiraish/HP/Japanese/index_j.html

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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