2013 Fiscal Year Annual Research Report
３次元アトムプローブによる半導体中に共注入した異種不純物間の相互作用の解明と制御
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24760246
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
清水 康雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40581963)
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| Keywords | 電子・電気材料 / ナノ材料 / ３次元アトムプローブ / 複合クラスター / 同位体 |
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| Research Abstract |
次世代半導体デバイスの実現に向けて、電気的に活性な不純物原子をナノスケールの精度で空間的に配置することが求められている。本研究は、異種原子の共注入による不純物位置制御を目指して、それに影響を与える異種原子で形成される超微小複合クラスターを３次元アトムプローブ法と半導体同位体材料による超構造を組み合わせて従来にない高精度で観察し、これらの不純物間の相互作用を解明し制御することを目的とするものである。さらに、電気的特性と対応させて複合クラスターの深さ位置における活性化への寄与を明らかにするとともに、異種イオン共注入時に導入される欠陥が活性化に与える影響も明らかにし、活性不純物の位置制御に関する重要な知見に繋がる指導原理を得ようとするものである。
本研究では、シリコン基板中に炭素とホウ素を共注入した後、熱処理を施すことで形成されるホウ素－炭素複合クラスターを３次元実空間解析し、拡がり抵抗測定結果と照らし合わせて、炭素がホウ素の電気的不活性化に寄与することを明らかにした。ここでは、３次元アトムプローブで得られたアトムマップをもとに、炭素クラスターに捉えられたホウ素が不活性化するモデルを提案し、その妥当性を検証した。
一方、３次元アトムプローブ評価において得られる３次元像は、深さ方向のスケールに任意性があるという特有の課題が残っていたが、原子層単位で平坦に製膜された同位体超構造試料が絶対的な深さ指標のものさしに利用でき、サブナノメートルの精度で不純物の実空間分布の取得が初めて可能となるとの着想から、最終年度において、シリコンあるいはゲルマニウムの同位体超構造試料の設計及び３次元アトムプローブ測定条件の最適化を実施し、深さ方向の元素分布の高精度化を図ることができた。
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[Journal Article] Three-dimensional dopant characterization in actual metal-oxide-semiconductor devices of 65 nm node by atom probe tomography2013
Author(s)
K. Inoue, H. Takamizawa, Y. Shimizu, T. Toyama, F. Yano, A. Nishida, T. Mogami, K. Kitamoto, T. Miyagi, J. Kato, S. Akahori, N. Okada, M. Kato, H. Uchida, and Y. Nagai
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: Vol. 6
Pages: 046502/1-4
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Three-dimensional evaluation of gettering ability of Σ3{111} grain boundaries in silicon by atom probe tomography combined with transmission electron microscopy2013
Author(s)
Y. Ohno, K. Inoue, Y. Tokumoto, K. Kutsukake, I. Yonenaga, N. Ebisawa, H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, and S. Takeda
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: Vol. 103
Pages: 102102/1-4
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] New applications in atom probe tomography2013
Author(s)
D. J. Larson, J. W. Valley, T. Ushikubo, M. K. Miller, H. Takamizawa, Y. Shimizu, L. M. Gordon, D. Joester, A. D. Giddings, D. A. Reinhard, T. J. Prosa, D. P. Olson, D. F. Lawrence, P. H. Clifton, R. M. Ulfig, I. Y. Martin, and T. F. Kelly
Organizer
Microscopy & Microanalysis 2013 Meeting
Place of Presentation
Indianapolis, USA
Year and Date
20130804-20130808
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