同位体を用いたナノCMOSにおけるシリコン-不純物相互作用の研究

使用同位素研究纳米 CMOS 中的硅-杂质相互作用

• 批准号: 08J05039
• 负责人: 清水 康雄
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J05039/
• 关键词: シリコン; 同位体; 超格子; イオン注入; 拡散; 半導体デバイス; 二次イオン質量分析法; アトムプローブ法

本研究の目的は、ナノスケールのCMOSデバイスに対応するプロセスシミュレータ開発に向け、不純物導入およびその後の熱処理による母体シリコン原子と添加不純物原子の相互作用を調べることである。結論として、シリコン結晶中のホウ素拡散シミュレータに用いる物性値・モデルの決定に至った。不純物原子の活性化およびイオン照射による母体シリコン原子の挙動をさらに厳密に調べるため、以下の実験を遂行した。1.シリコン中の不純物挙動および活性化メカニズムを調べるため、32ナノメートルサイズ以下のCMOSデバイス開発を推進するIMEC(ベルギー)にて研究を行った。ここで不純物導入として用いた気相ドーピング法は不純物照射による欠陥形成のない手法として注目されており、且つ複雑に立体加工を施した基板に対して均一な導入が可能な手法である。今年度は、シリコン中のホウ素および砒素の活性化のメカニズムを調べた。2.異なる同位体シリコンの周期構造を二次イオン質量分析法(SIMS)およびアトムプローブ法(AP)を用いて構造評価し、最終的にシリコンに対するSIMSの深さ分解能と分析時におけるミキシングの定量評価、さらにはAPの高分解能性を示す結果を得た。SIMSは試料表面にイオンを照射して削りながら深さ方向の質量分布を得る手法であり、分析時の照射エネルギーがSIMSの分解能を決定する主要パラメータであるため、分解能評価をする上で照射による損傷度合を定量的に知ることは重要である。一方でAPは分析中にミキシングの影響を受けずに原子配列を空間的に知る手法として近年注目されており、同位体を用いた分解能の導出はAPの分野において先行した研究である。この時に用いた同位体シリコン周期構造は、すべてシリコンで構成されているが深さ方向に質量分布を持つことが特長であり、これがSIMSの深さ標準試料として利用可能であることを提案した。

The purpose of this study is, ナノスケールのCMOSデバイスに対応するプロセスシミュレータ开発に向け, impure After the material is introduced into the material, the heat treatment is performed on the parent material and the interaction of the impurity atoms is added to adjust the heat treatment. Conclusion: The physical properties of the として and シリコン crystals of the のホウ element powder シミュレータに are determined by the physical properties of the いるつ・モデルの. The activation of impurity atoms is done by irradiation of the parent atoms and the following steps are performed. 1. シリコン中の Impurity 挙Activated および メカニズムを Adjustment べるため、32ナノメートルサイズThe following CMOS デバイス开発をpromoting するIMEC (ベルギー) にて research を行った. The method of introducing impurities and using the いた気phase ドーピング method and the irradiation of impurities and forming のない techniques of ここでThe attention is paid to the three-dimensional processing of the substrate, and the uniform introduction of the substrate is possible and the technique is possible. This year's は, シリコ中のホウ素および璒素のactivated のメカニズムを Adjustment べた. 2. Isotopic isotopic periodic structure secondary analyte mass spectrometry (SIMS) およびアトムプローブ method (AP) and いて structure evaluation 価しThe ultimate decomposition energy and analysis time of SIMS The results of the quantitative evaluation of キシングの価 and the high decomposability of さらにはAP are shown. SIMS is based on the method of irradiating the surface of the sample and irradiating the mass distribution in the depth direction, and irradiating the sample during analysis. SIMS The decomposition ability determines the main reason, the decomposition ability evaluates the radiation damage degree and the quantitative decomposition ability, and the decomposition ability is important. One side's AP analysis is influenced by the knowledge of the atomic arrangement space and the method of understanding it in recent years. Pay attention to されており, isotopic を use いた decomposition energy の derived はAP の branch field に お い て first し た research で あ る.この时に is composed of いたisotope シリコン periodic structure は, すべてシリコンで and されているがdepth さdirectional mass points The special features of the cloth and the depth of the standard sample of the SIMS and the possibility of utilization are the proposal of the application.

项目成果

Charge states of vacancies in germanium investigated by simultaneous observation of germanium self-diffusion and arsenic diffusion

• DOI: 10.1063/1.3025892
• 发表时间: 2008-11
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: M. Naganawa;Y. Shimizu;M. Uematsu;K. Itoh;K. Sawano;Y. Shiraki;E. Haller

CMOS process monitoring using silicon isotopes [Invited talk]

使用硅同位素监控 CMOS 工艺 [特邀演讲]

• 发表时间: 2008
• 作者: 南裕樹;東俊一;杉江俊治;Yoko Kawamura;Masashi Uematsu;Yasuo Shimizu;Akio Takano;Miki Naganawa;Miki Naganawa;Mitsuhiro Tomita;河村踊子;河村踊子;Yasuo Shimizu
• 通讯作者: Yasuo Shimizu

Evaluation of atomic mixing for silicon atoms in silicon isotope superlattices under cesium and oxygen ion bombardments

铯和氧离子轰击下硅同位素超晶格中硅原子的原子混合评估

• 发表时间: 2009
• 作者: 南裕樹;東俊一;杉江俊治;Yoko Kawamura;Masashi Uematsu;Yasuo Shimizu;Akio Takano;Miki Naganawa;Miki Naganawa;Mitsuhiro Tomita
• 通讯作者: Mitsuhiro Tomita

Quantitative evaluation of germanium displacement induced by arsenic implantation using germanium isotope superlattices

利用锗同位素超晶格定量评估砷注入引起的锗位移

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physica B : Condensed Matter 404
• 作者: 南裕樹;東俊一;杉江俊治;Yoko Kawamura
• 通讯作者: Yoko Kawamura

Probing the behaviors of point defects in silicon and germanium using isotope superlattices

使用同位素超晶格探测硅和锗中点缺陷的行为

• 发表时间: 2009
• 期刊: ECS Transactions 25
• 作者: 南裕樹;東俊一;杉江俊治;Yoko Kawamura;Masashi Uematsu
• 通讯作者: Masashi Uematsu