コヒーレントフォノン励起による極浅半導体接合の低温活性化に関する基礎研究

本研究は、シリコンウェハー上での極浅半導体形成を対象とし、電磁波(マイクロ波、超短パルスレーザー)照射により誘起される断熱量子過程を利用したGHz〜THz領域でのコヒーレントフォノン励起による新しいアニールプロセスを用いて半導体ドーパント層を低温活性化し、極めて浅い半導体接合を形成するための基盤技術の開発を目的としている。最終年度にあたる本年度は、1)極浅半導体接合層の特性評価と2)結晶性回復過程について調べた。まず、極浅半導体接合膚の特性評価では、活性化プロセスを施した極浅半導体接合層の電気的特性の評価を行い、特に超短パルスレーザー照射条件との相関を明らかにした。実験の結果、特定のレーザー照射条件の下で、ドーパント層の抵抗値が減少し、電気的に活性化されることが分かった。しかしながら、室温かつ大気中での照射実験であったため、基板温度ならびに雰囲気制御下での実験が今後望まれる。活性化プロセスを施した極浅半導体接合層の電気的特性ならびに微細構造の評価を行い、マイクロ波ならびに超短パルスレーザー照射条件との相関を調べた結果、熱処理(RTA)ではTwinならびにEnd of Rangeの欠陥が顕著に観られたのに対し、レーザー処理試料では明確な欠陥を生じることなく活性化されることが分かった。

本研究は、シリコンウェハー上での極浅半導体形成を対象とし、電磁波(マイクロ波、超短パルスレーザー)照射により誘起される断熱量子過程を利用したGHz〜THz領域でのコヒーレントフォノン励起による新しいアニールプロセスを用いて半導体ドーパント層を低温活性化し、極めて浅い半導体接合を形成するための基盤技術の開発を目的としている。最終年度にあたる本年度は、1)極浅半導体接合層の特性評価と2)結晶性回復過程について調べた。まず、極浅半導体接合膚の特性評価では、活性化プロセスを施した極浅半導体接合層の電気的特性の評価を行い、特に超短パルスレーザー照射条件との相関を明らかにした。実験の結果、特定のレーザー照射条件の下で、ドーパント層の抵抗値が減少し、電気的に活性化されることが分かった。しかしながら、室温かつ大気中での照射実験であったため、基板温度ならびに雰囲気制御下での実験が今後望まれる。活性化プロセスを施した極浅半導体接合層の電気的特性ならびに微細構造の評価を行い、マイクロ波ならびに超短パルスレーザー照射条件との相関を調べた結果、熱処理(RTA)ではTwinならびにEnd of Rangeの欠陥が顕著に観られたのに対し、レーザー処理試料では明確な欠陥を生じることなく活性化されることが分かった。