IV族半導体極微細構造形成プロセスに関する研究

IV族半导体超微结构形成工艺研究

• 批准号: 08247202
• 负责人: 室田 淳一
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08247202/
• 关键词: IV族半導体; 極微細デバイス; 原子層成長; 原子層エッチング; 一原子層熱窒化; ラングミュア吸着; 表面水素終端; W低温選択的成長

本研究では、原子層成長・エッチング法等ラングミュア吸着・反応の制御プロセス技術を駆使して、IV族半導体極微細構造を形成する原子制御プロセス技術を開拓することを目的としている。本年度は、表面吸着・反応制御の研究として原子層成長、表面処理、並びに原子層エッチング、デバイス製作プロセスの研究として低温ヘテロエピタキシャル成長とその極微細デバイスへの応用の研究を中心に行った。原子層成長や表面処理の研究では、反応温度を低温化し反応雰囲気を高清浄化して不要不純物の吸着を抑え、Si及びGe表面の水素終端をpreheat法により制御して、SiH_4、GeH_4等の単分子吸着層の形成を図った。フラッシュ光照射による瞬時加熱を併用し、SiとGeの一原子層ずつの成長を可能にし、SiH_4やGeH_4の吸着量がLangmuir型吸着・脱離平衡で表され表面吸着点密度が表面原子密度に等しい条件があることを明らかにした。また、NH_3による300〜500℃での一原子層熱窒化を実現し、CH_4による600℃でのSi表面一原子層炭化の可能性を示した。原子層エッチングの研究では、塩素の吸着と低エネルギーAr^+イオン照射を交互に行うことにより、SiやGeの自己制限型分数原子層エッチングが可能であり、超微細パターン加工もできることを実証し、飽和エッチ量や塩素の吸着速度のSi基板面方位及び反応性吸着種依存性を明らかにした。極微細デバイス製作プロセスの研究では、不純物ドープSiGe混晶の選択エピタキシャル成長層をソース・ドレイン層とする新しいMOSFET製作プロセスを提案し、ゲート電極寸法と実効チャネル長がほぼ等しい75nmルールのMOSFETを実現した。また、水素終端の制御により〜100℃という低温でSi上へのWの選択成長を実現し、電極構成への適用の研究を進めている。

This study aims to develop atomic fabrication techniques for the formation of fine structure of group IV semiconductor particles by using atomic layer growth techniques. This year, the Center for Research on Surface Adsorption and Reaction Control, Atomic Layer Growth, Surface Treatment, and Atomic Layer Fabrication, and Research on Low Temperature, Atomic Layer Growth, and Fine Particle Fabrication Applications was launched. The study of atomic layer growth and surface treatment includes the following aspects: low temperature, high temperature, high temperature, adsorption inhibition of impurities, termination of water element on Si and Ge surfaces, preheat method, formation of single molecular adsorption layers such as SiH_4 and GeH_4. The adsorption of SiH_4 and GeH_4 is Langmuir type. The equilibrium is expressed by the surface adsorption point density and the surface atomic density. The possibility of one-atomic layer carbonization on Si surface at 300 ~ 500℃ for NH_3 and 600℃ for CH_4 was demonstrated. The study of atomic layer structure shows that the adsorption and low molecular weight Ar^+ ion irradiation of Si and Ge are interactive, and the self-limiting fractional atomic layer structure of Si and Ge is possible. The ultra-fine particle processing is possible, and the saturation and adsorption velocity of Si substrate are dependent on the surface orientation and the adsorption species of Si and Ge. The research of MOSFET fabrication technology includes the selection of impurity SiGe mixed crystal, the development of new MOSFET fabrication technology, and the realization of MOSFET at 75nm. In addition, the control of water terminal is ~ 100℃, and the selective growth of W on Si at low temperature is realized. The application of electrode composition is studied.

项目成果

S. Kobayashi,: ""Initial Growth Characteristics of Germanium on Silicon in LPCVD Using Germane Gas"," J. Crystal Growth.Vol. 174, No-1-4 (in press). (1997)

S. Kobayashi，：“使用锗气体的 LPCVD 中硅上锗的初始生长特性”，J. Crystal Growth.Vol。

J. Murota,: ""Atomic-Layer Surface Reaction of Silane on the Germanium (100) Surface"," Proceeding of the Second Topical Meeting on Structural Dynamics of Epitaxy and Quantum Mechanical Approach,. 97-101 (1997)

J. Murota，：“硅烷在锗 (100) 表面上的原子层表面反应”，第二届外延结构动力学和量子力学方法专题会议论文集。

Y. Yamamoto,: ""Selective Growth of W at Very Low Temperatures Using a WF_6-SiH_4 Gas System"," the 13th International Conference on Chemical Vapor Deposition. Vol. PV96-5. 814-820 (1996)

Y. Yamamoto，：“使用 WF_6-SiH_4 气体系统在极低温度下选择性生长 W”，第 13 届国际化学气相沉积会议。

T. Watanabe: ""Atomic-Order Nitridation of the H-Terminated and H-Free Si Surfaces by NH_3"," The 14th International Conference on Chemical Vapor Deposition,. (in press). (1997)

T. Watanabe：“NH_3 对 H 封端和无 H 的 Si 表面进行原子级氮化”，第 14 届国际化学气相沉积会议。

T. Watanabe: ""Atomic-Order Layer Growth of Silicon Nitride Films at Low Temperatures"," the 13th International Conference on Chemical Vapor Deposition. Vol. PV96-5. 504-509 (1996)

T. Watanabe：“低温下氮化硅薄膜的原子级层生长”，第 13 届国际化学气相沉积会议。