シリコン結晶中における不純物原子拡散のモデリング

点击翻译按钮获取中文摘要

近年のMOS素子の微細化に伴うイオン注入の低エネルギー化によって、これまでのプロセス条件では見られなかった様々な異常拡散現象が新たに観測されている。しかし、従来のプロセスシミュレータには、これらの現象を再現する適切なモデルが組み込まれておらず、また、そのメカニズムはほとんど解明されていない。このような背景から、本研究では、プロセスシミュレータの精度を向上させることを目的とし、シリコン結晶中に低エネルギーイオン注入したボロンについて研究を行った。本年度は極低エネルギー注入ボロンのアップヒル拡散の特性とメカニズムについて詳細に調べ,さらに,モデリングを行った。まず,広範囲なイオン注入,アニール条件でボロンの拡散実験から,アップヒル拡散のアニール温度,注入エネルギー,ドーズ量依存性を調べた。その結果,以下のことが明らかになった。●アニール温度依存性が非常に小さい。●高エネルギー,高ドーズ注入であるほど起こりにくい。さらに,シリコン注入を用いた実験から,アップヒル拡散がアニール初期に存在する多量の自由な格子間シリコン原子とシリコン/酸化膜界面でのドーズロス現象に密接に関連していることを明らかにした。以上の結果を踏まえてモデリングを行い,シミュレーションでボロンのアップヒル拡散を再現するためには,(1)ボロン-格子間シリコン原子ペア(BI)の結合エネルギーE_<BI>は0.8eV,(2)界面でのBIの捕獲速度は十分大きく,捕獲が拡散律速,(3)アニールは試料の昇温過程を考慮,(4)シリコン結晶中は真性状態とする必要があることを示した。