PN接合の内蔵電位を考慮した少数キャリア再結合速度の解析

トランジスタ、ソーラーセル、フォトセンサなどの半導体デバイスに幅広く用いられているpn接合やMOS構造の駆動には、半導体中の内蔵電位が重要な役割を果たしている。本研究は、マイクロ波透過測定法を用いて、pn接合の内蔵電位と光誘起少数キャリア再結合速度との関係を明らかにすることを目的として立案された。pn接合試料の不純物の活性化およびパッシベーション熱処理による光誘起少数キャリア再結合速度の最小化を図り、低欠陥pn接合試料の作製を目標とする。キャリア再結合欠陥密度の低減は、実効少数キャリアライフタイムを向上し、半導体デバイスの性能向上につながることが期待される。3年計画の初年度は、研究プロジェクト推進に必要な設備および試料の作製条件を整えることが計画された。研究計画に基づき、① 可変バイアス電圧印加下におけるマイクロ波透過測定装置の調整を行った。減光フィルタを用いた励起光強度の調整を可能とした。② マイクロ波透過測定装置の動作検証のための試料準備を行った。シリコン基板、両面に100nm厚の熱酸化膜を形成したシリコン基板、片面に100nm厚の熱酸化膜を形成したシリコン基板を用意した。③ シリコン基板へのボロンおよびリンのイオン注入を用いてpn接合試料を作製した。活性化熱処理条件を変えた試料を複数用意し、次年度以降の光誘起少数キャリア再結合速度の評価に用いる。④ 活性で欠陥の多いシリコン基板表面およびシリコン基板のカット面のパッシベーション手法の検討を行い、90℃加熱水処理により実効少数キャリアライフタイムの向上を確認した。

トランジスタ、ソーラーセル、フォトセンサなどの半導体デバイスに幅広く用いられているpn接合やMOS構造の駆動には、半導体中の内蔵電位が重要な役割を果たしている。本研究は、マイクロ波透過測定法を用いて、pn接合の内蔵電位と光誘起少数キャリア再結合速度との関係を明らかにすることを目的として立案された。pn接合試料の不純物の活性化およびパッシベーション熱処理による光誘起少数キャリア再結合速度の最小化を図り、低欠陥pn接合試料の作製を目標とする。キャリア再結合欠陥密度の低減は、実効少数キャリアライフタイムを向上し、半導体デバイスの性能向上につながることが期待される。3年計画の初年度は、研究プロジェクト推進に必要な設備および試料の作製条件を整えることが計画された。研究計画に基づき、① 可変バイアス電圧印加下におけるマイクロ波透過測定装置の調整を行った。減光フィルタを用いた励起光強度の調整を可能とした。② マイクロ波透過測定装置の動作検証のための試料準備を行った。シリコン基板、両面に100nm厚の熱酸化膜を形成したシリコン基板、片面に100nm厚の熱酸化膜を形成したシリコン基板を用意した。③ シリコン基板へのボロンおよびリンのイオン注入を用いてpn接合試料を作製した。活性化熱処理条件を変えた試料を複数用意し、次年度以降の光誘起少数キャリア再結合速度の評価に用いる。④ 活性で欠陥の多いシリコン基板表面およびシリコン基板のカット面のパッシベーション手法の検討を行い、90℃加熱水処理により実効少数キャリアライフタイムの向上を確認した。