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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18799/
• 关键词: SOI; シリコン・オン・インシュレーター; ヘリウムイオン顕微鏡; HIM; ナノポア; 量子閉じ込め; エッチング; ナノシート; 二次元材料; 超薄膜; シリコン

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 summary of the fourth year of the Reiwa era is である. Acid element エ ッ チ ン グ に よ っ て thin シ リ コ を ン layer formed す る た め の substrate, エ ッ チ ン グ conditions の confirm line を っ た. Substrate と し て は, ス マ ー ト カ ッ ト method に よ り made し た シ リ コ ン · オ ン · イ ン シ ュ レ ー タ ー (SOI) substrate (city) dealers を with い た. Today, 従 back with い て い た (100) orientation で は な く, SOI substrate (110) orientation の を with い て エ ッ チ ン グ conditions の confirm line を っ た. こ れ を は, face azimuth variations え る こ と に よ り エ ッ チ ン が グ speed variations change す る か, ま た (100) を with い た occasions よ り も, よ り film の シ リ コ が ン layer formed で き る か を confirm す る も の で あ る. (100) と の occasions with others の temperature, acid element points 圧 で SOI layer を エ ッ チ ン グ し, そ の film thickness を measuring し た results, シ リ コ ン layer の エ ッ チ ン は グ speed (100) orientation と の occasions with others で, surface bearing に よ ら ず acid element points 圧 の み に dependent す る こ と が Ming ら か と な っ た. Youdaoplaceholder0 エッチ グ グ speed, temperature 900℃, acid and element pressure 1×10-5torr <s:1> conditions でおよそ4nm/minであった. Acid element エ ッ チ ン グ の speed が acid element の supply law of speed に よ っ て definitely ま っ て い る こ と を confirm す る results で あ っ た. ヘ リ ウ ム イ オ ン irradiation に よ る sample processing は, グ ラ フ ェ ン な ど の め extremely thin て い sample に し seaborne て be applied さ れ て き た こ と か ら, Si に す seaborne る processing に あ た っ て も SOI を サ ブ 1 nm ま で film change し て be applied す る designated で あ っ た が, こ れ に ち, film thickness 3 nm first degree の シ リ コ を ン layer formed し て, そ れ に <s:1> てヘリウム, <s:1>, <s:1> irradiation, によ, <s:1> processing, が, possibly である, である, <s:1> to prepare for を operation った. The シリコ <e:1> layer of <s:1> acid in エッチ エッチ グによ グによ グによ <s:1> film coating <s:1> and the lower layer of <s:1> SiO2 を removal する <s:1> となく となく irradiation experiment を operation った. ド ー ズ quantity を - adjustable し て ヘ リ ウ ム イ オ ン line irradiation を っ た と こ ろ, after irradiation の ヘ リ ウ ム イ オ ン 顕 micromirror 観 examine に お い て, ド ー ズ quantity の variations change に 従 い irradiation ス ポ ッ ト エ リ ア の luminance が variations change す る の が confirm さ れ た. さ ら に ド ー ズ を raised plus さ せ る と, hollow み の よ う が な shapes form さ れ る こ と が points か っ た. す な わ ち ヘ リ ウ ム イ オ ン の ド ー を ズ quantity adjustment す る こ と で, シ リ コ ン に し seaborne て も tens of nm ピ ッ チ で な の rules - adjustable structure が form で き が る possibility in さ れ た.

项目成果

Evaluation of atomic scale oxygen etching of Si(110) for nanosheet transistor application

用于纳米片晶体管应用的 Si(110) 原子级氧蚀刻评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Morita;S. Nunomura;T. Irisawa;H. Ota;K. Endo
• 通讯作者: K. Endo