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ナノポアドーピングによるシリコン極限ナノシートの新規ナノ物性創出

通过纳米孔掺杂创造硅极端纳米片的新纳米物理特性

基本信息

批准号：
22K18799
负责人：
森田行則
金额：
$ 4.16万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度の概要は下記である。酸素エッチングによって極薄シリコン層を形成するための基板・エッチング条件の確認を行った。基板としては、スマートカット法により作成したシリコン・オン・インシュレーター（SOI）基板（市販品）を用いた。今回、従来用いていた(100)方位ではなく、(110)方位のSOI基板を用いてエッチング条件の確認を行った。これは、面方位を変えることによりエッチング速度が変化するか、また(100)を用いた場合よりも、より薄膜のシリコン層が形成できるかを確認するものである。(100)の場合と同様の温度、酸素分圧条件でSOI層をエッチングし、その膜厚を計測した結果、シリコン層のエッチング速度は(100)方位の場合と同様で、面方位によらず酸素分圧のみに依存することが明らかとなった。エッチング速度は、温度900℃、酸素分圧1×10-5torrの条件でおよそ4nm/minであった。酸素エッチングの速度が酸素の供給律速によって決まっていることを確認する結果であった。ヘリウムイオン照射による試料加工は、グラフェンなどの極めて薄い試料に対して実施されてきたことから、Siに対する加工にあたってもSOIをサブ1nmまで薄膜化して実施する予定であったが、これに先立ち、膜厚3nm程度のシリコン層を形成して、それに対してヘリウムイオン照射により加工が可能であるかの予備実験を行った。シリコン層は酸素エッチングにより薄膜化し、下層のSiO2層を除去することなく照射実験を行った。ドーズ量を変調してヘリウムイオン照射を行ったところ、照射後のヘリウムイオン顕微鏡観察において、ドーズ量の変化に従い照射スポットエリアの輝度が変化するのが確認された。さらにドーズを増加させると、窪みのような形状が形成されることが分かった。すなわちヘリウムイオンのドーズ量を調整することで、シリコンに対しても数十nmピッチでの規則的な変調構造が形成できる可能性が示された。

The following is a summary of the fourth year of the order. To confirm the conditions for the formation of the thin film layer substrate (SOI) The SOI substrate with (100) orientation is confirmed to have the same conditions as the SOI substrate with (110) orientation. In the case where the orientation of the film is changed, the speed of the film is changed, and the film is formed. (100)For the same case, the temperature, the acid component pressure condition, the SOI layer thickness, the film thickness measurement result, the SOI layer thickness velocity, and the (100) orientation are the same, and the surface orientation depends on the acid component pressure. Speed, temperature 900℃, acid pressure 1×10-5torr, conditions: 4nm/min. The speed of the acid supply is determined by the reaction time. The sample processing is carried out in accordance with the requirements of the present invention, and the SOI film thickness of 1nm is formed in accordance with the requirements of the present invention. The silicon oxide layer is thinned, and the SiO2 layer is removed. The amount of radiation is adjusted to reflect the intensity of the radiation. The intensity of the radiation is adjusted to reflect the intensity of the radiation. The shape of the box is formed by adding the box to the box. The possibility of forming regular tuning structures for tens of nanometers is shown.