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不純物原子の規則配列を有する半導体デバイスの開発

杂质原子规则排列的半导体器件的开发

基本信息

批准号：
18681021
负责人：
品田賢宏
金额：
$ 7.32万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノデバイスでは、その電気的特性を制御するために導入される不純物原子の離散性が顕在化し、ランダムな分布故、デバイス毎に不純物原子個数および位置がゆらぐ結果、デバイス特性がバラつく、いわゆる"不純物ゆらぎ"が問題となる。本研究では、単一イオン注入法を用いて、半導体晶中に不純物原子を規則的に配列させた新しい半導体デバイスを創製し、不純物原子配列方法が半導体電気的特性に与える影響を調査する。不純物原子分布のデバイス特性への影響を調査するために、不純物分布を偏在させたSi抵抗体を試作した。電子線リソグラフィーを用いて、長さ500nm、幅2.5μmの抵抗体上に幅200nmのイオン注入用窓を有するマスクを形成した。イオン注入窓をチャネル中央、およびチャネル中央からソース側へ200nmの位置に設け、30keVのPイオンを1×10^11cm^-2注入し、2種類の不純物分布を有する抵抗体を実現した。ドレイン側に偏在する抵抗体は、ソース側に偏在させた抵抗体を電気的にソース/ドレインを入れ替えることによって実現している。レジスト剥離後、窒素雰囲気中、900℃、5minのアニール仁よって注入イオンの電気的活性化を行った。ドレイン電流のゲート電圧依存性を計測したところ、チャネル中央に不純物分布を有する抵抗体では、ソースとドレインを入れ替えても特性は対称であったが、チャネル中央からソース側へ200nmの位置に不純物を配置した抵抗体では、ソースとドレインの入替によって特性が変化することが判明した。不純物原子がソース側よりドレイン側に偏在する方が、ドレイン電流が高くなる結果が得られている。ナノデバイスで顕在化する不純物原子の離散性を考慮したナノデバイスのモデリングが世界的中で進められているが、サブミクロンデバイスにおいて不純物分布の違いが電気的特性に及ぼす影響を初めて実験的に検証した。

The dispersion of impurity atoms in the sample is due to the distribution of impurity atoms, the number of impurity atoms in each sample and the position of impurity atoms in the sample. In this study, we investigated the effects of impurity atom alignment on the characteristics of semiconductor electricity by using the single electron implantation method, creating new semiconductor devices, and arranging impurity atoms in semiconductor crystals. Investigation on the influence of impurity atomic distribution on Si resistance The electron beam is formed by a laser beam with a length of 500nm and a width of 2.5μm, and a laser beam with a width of 200nm is formed by a laser beam. The center of the injection line, the center of the injection line, and the center of the injection line were set at 200nm, and the 30keV P injection line, 1× 10^11 cm ^-2 injection line, and 2 kinds of impurity distribution were realized. The resistance of the electric field is in the middle of the electric field. After stripping, the temperature of the sample was reduced to 900℃ for 5min, and the electrical activation of the sample was performed. The current dependence of the resistor is measured. The impurity distribution in the center of the resistor is measured. The impurity distribution in the center of the resistor is measured. The impurity distribution in the center of the resistor is measured. Impurity atoms are in the right place, and the current is high. The dispersion of impurity atoms in the world is taken into account, and the distribution of impurities in the world is characterized by electrical characteristics and the influence of impurities on the initial stage of development.