Selective area formation and optical device application of Si islands by thermal agglomeration of SOI layers

SOI层热团聚硅岛的选择性区域形成及光学器件应用

基本信息

  • 批准号:
    13650011
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this work, thermal agglomeration of line-patterned SOI (silicon-on-insulator) structures (SOI waveguides) was studied in order to form one-dimensional periodic structure for the application to optical devices such as channel dropping filters.Selective area formation of Si islands was realized using the spatial modulation of initial SOT layer. Partial passivation with thermally grown SiO_2 was also found to be effective for the selective area islanding.As for the islanding of SOI line structures, effect of line width, SOI thickness, in-plane crystalline direction of the line pattern and fabrication process (local oxidation of Si or wet etching) was studied. As a result, annealing the SOI line structure having submicron width and thickness of 〜3 nm by the local oxidation technique was found to be deformed into island arrays aligned along two edges of line pattern with the residual Si layer between the arrays. Reflecting the fact that the alignment occurs independent of the in-plane crystalline direction of line pattern, island alignment along the line edges is maintained at 90^O-bend and T-branch of the pattern. This island array can be applied to the multiple-tunnel-junction array, since the island size is as small as 50 nm and the residual Si layer connects the islands as the tunnel capacitors.When the larger width/thickness of line pattern is prepared or when the wet etching process is used in the fabrication, the regular array is not formed. 7-nm-thick SOI layer is required for the fabrication of Si islands with the diameter of 〜100 nm, which is effective for photonic crystal applications, but in this case, the island is not aligned. Further study is necessary in this point.
本文研究了线图案SOI(silicon-on-insulator)结构(SOI波导)的热团聚,利用初始SOI层的空间调制实现了Si岛的选择性区域形成,以形成一维周期结构,用于信道分出滤波器等光学器件。对于SOI线条结构的选择性区域岛化,研究了线宽、SOI厚度、线条图形的面内晶向以及制作工艺(硅的局部氧化或湿法刻蚀)对SOI线条结构的岛化的影响。结果发现,通过局部氧化技术对具有亚微米宽度和厚度为约3 nm的SOI线结构进行退火,使其变形为沿线图案的沿着对齐的岛状阵列,阵列之间具有残留的Si层。反映出这样的事实,即取向的发生与线图案的面内结晶方向无关,沿着线边缘的岛状取向沿着保持在图案的90 ° O形弯曲和T形分支处。这种岛状阵列可以应用于多隧道结阵列,因为岛状阵列的尺寸小到50 nm,并且剩余的Si层连接岛状阵列作为隧道电容器,当制备较大宽度/厚度的线图案或当在制造中使用湿法蚀刻工艺时,不能形成规则的阵列。对于直径为100 nm的Si岛的制造,需要7 nm厚的SOI层,这对于光子晶体应用是有效的,但是在这种情况下,岛没有对准。在这一点上有必要进一步研究。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K. Sawada, M. Tabe, Y. Ishikawa, M. Ishida: "Field Electron Emission Device Using Silicon Nano-Protrusions"Journal of Vacuum Science and Technology B. (掲載決定). (2002)
K. Sawada、M. Tabe、Y. Ishikawa、M. Ishida:“使用硅纳米突出物的场电子发射装置”真空科学与技术杂志 B.(决定出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y. Ishikawa, T. Ishihara, M. Iwasaki, M. Tabe: "Negative differential conductance due to resonant tunneling through SiO_2/single-crystalline-Si double barrier structure"Electronics Letters. 37・19. 1200-1201 (2001)
Y. Ishikawa、T. Ishihara、M. Iwasaki、M. Tabe:“通过 SiO_2/单晶硅双势垒结构产生的负微分电导”《电子快报》37・1201 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Ishikawa, M.Kumezawa, Ratno Nuryadi, M.Tabe: "Effect of patterning on thermal agglomeration of ultrathin silicon-on-insulator layer"Applied Surface Science. 190. 11-15 (2002)
Y.Ishikawa、M.Kumezawa、Ratno Nuryadi、M.Tabe:“图案化对超薄绝缘体上硅层热团聚的影响”应用表面科学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Ikeda, M.Iwasaki, Y.Ishikawa, M.Tabe: "Resonant tunneling characteristics in SiO_2/Si double-barrier structures in a wide range of applied voltage"Applied Physics Letters. 83. 1456-1458 (2003)
H.Ikeda、M.Iwasaki、Y.Ishikawa、M.Tabe:“宽范围施加电压下 SiO_2/Si 双势垒结构的谐振隧道特性”应用物理快报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Ishikawa, M.Kumezawa, R.Nuryadi, M.Tabe: "Effect of patterning on thermal agglomeration of ultrathin silicon-on-insulator layer"Applied Surface Science. vol.19. 11-15 (2002)
Y.Ishikawa、M.Kumezawa、R.Nuryadi、M.Tabe:“图案化对超薄绝缘体上硅层热团聚的影响”应用表面科学。
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    2012
  • 资助金额:
    $ 2.11万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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    2011
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    $ 2.11万
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  • 资助金额:
    $ 2.11万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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    19360138
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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