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半導体Saga
半導体
に関するサイレントキーワード
ドーバント
が含まれる科研費採択研究3件
半導体
に関するサイレントキーワード
ドーバント
が含まれる科研費採択研究 3件
第一原理計算に基づいた
ドーパント
レベルの定量化と材料機能設計
【研究分野】金属物性
【研究領域課題番号】
21760517 (KAKENデータベースで見る)
【研究キーワード】
ドーパント
/ 点欠陥 /
半導体
/ 第一原理計算 / 電子状態 / 酸化物 / 窒化物
【研究成果の概要】
ドーパント
や固有点欠陥の電子レベルは,
ドーパント
・固有点欠陥由来の電気,光学,磁気特性を制御・設計する上で最も基本的な情報である.本研究では,
半導体
や絶縁体中の
ドーパント
および固有点欠陥の電子レベルを,第一原理計算に基づいて定量的に評価する手法を確立した.また,この手法を種々の機能性酸化物や化合物
半導体
などに応用することで,
ドーパント
・固有点欠陥由来の機能を予測した.
【研究代表者】
大場 史康 京都大学 工学研究科 准教授
(Kakenデータベース)
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
シングルイオン注入法による
半導体
電気的特性ゆらぎ抑制に関する研究
【研究分野】電子・電気材料工学
【研究領域課題番号】
12555092 (KAKENデータベースで見る)
【研究キーワード】
シングルイオン注入法 /
半導体
/ ナノ物性制御 / 不純物制御 / 触媒制御 / カーボンナノチューブ / 集束イオンビーム法 / 液体金属イオン源 / 不純物位置制御 / 触媒位置制御 / 集束イオンビーム / 不純物ゆらぎ / 同時ドーピング / ELTRAN /
ドーパント
原子配列 / 極微
半導体
/ ナノテクノロジー /
ドーパント
/ 表面改質 / ナノ構造
【研究成果の概要】
本研究課題では、シングルイオン注入法によるナノスケール固体物性制御、ならびに固体表面改質と続く化学処理による現実的なナノ構造形成手段としての可能性を探ることを目的とし、具体的には以下のことに取り組んだ。
(1)シングルイオン注入法における照準精度の改善
イオンビームから1個のイオンを抽出するために行う"チョッピング"という操作故に留まっていた低い照準精度を格段に向上させるために、シングルイオン注入用集束イオンビーム(FIB)光学系の改造を行った。対物レンズの縮小率を従来の1/6から1/19に改善し、ビーム径は20mm以下、照準精度は改造前の170nmから60nmに大幅に抑制され、
半導体
ナノ領域へのドーピングが可能となった。
(2)不純物原子位置制御によるシリコン細線電界効果トランジスタ(FET)の閾値電圧制御
シングルイオン注入法を用いて不純物原子の位置が制御されたFETを作製し、閾値電圧を測定した。規則的に配置した場合、ランダム配置と比較してゆらぎが小さく、約2倍閾値電圧が小さいことが判明した。これは、不純物原子が作るクーロンポテンシャル間の相互作用によりチャネル領域の電位が低下し、より低いゲート電圧でチャネルが形成されたことを示唆している。
(3)シングルイオン注入法によるNiイオン注入部位へのカーボンナノチューブ/繊維選択成長
カーボンナノチューブの成長位置を制御するために、シングルイオン注入法を用いて任意の場所に触媒金属の導入を試みた。Niイオン注入に続いて、プラズマCVDによるカーボンナノチューブ/繊維(CNF)の成長を試みたところ、Ni注入部位に選択的にCNFが成長することを確認した。
(4)イオン照射減速エッチング現象を利用したゲート電極付シリコン電界放出素子配列の作製
当研究室で発見したイオン照射減速エッチング現象を利用したシリコン電界放出素子配列作製プロセスを考案した。自己整合的なプロセスによりマスク合わせなしで、電子銃とゲート電極を同時に作りこめることが特徴である。Niイオンを用いることによって頂点にNiを含有するピラミッドを形成することが可能であり、先端からCNFを成長させることによって電界放出素子の高性能化への見通しを得た。
(5)シリコンナノ構造配列基板上への機能性有機分子の単分子固定
従来の
半導体
電子デバイスと機能性有機分子の融合による新機能デバイスの開発に着手した。このためには、決められた個数の有機分子を任意の位置に固定する手法の確立が必要となる。ナノ構造配列の有する形状(ナノスケールサイズ、ピッチなど)および性質(親水/疎水、表面電位、共有結合など)を利用して、ナノ構造上に1個ずつ分子を固定する手法を考案した。これまでに、ナノエッチピットの1個1個にポリスチレン微粒子(粒径100nm)を1個ずつ埋め込むことに成功した。
【研究代表者】
大泊 巌 早稲田大学 理工学部 教授
(Kakenデータベース)
【研究分担者】
豊島 義明
株式会社東芝セミコンダクター社
マイクロエレクトロニクス研究所
主査
品田 賢宏
早稲田大学
理工学部・日本学術振興会
特別研究員
(Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2000 - 2002
【配分額】13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
量子化イオン照射による
半導体
ナノ構造の加工と特性制御
【研究分野】電子・電気材料工学
【研究領域課題番号】
09555102 (KAKENデータベースで見る)
【研究キーワード】
量子化イオン照射法 / シングルイオン注入法 / 不純物 /
ドーパント
/
半導体
/ 集束イオンビーム / 表面改質 / ナノ構造 / 単一イオン抽出 / 2次電子検出 / 不純物揺らぎ /
ドーパント
個数制御 / SIMOX基板 / 異方性エッチング / ゆらぎ / 活性化 / MOS界面準位
【研究成果の概要】
当該研究期間初年度に, イオンを1個ずつ照射可能な量子化イオン照射法の要素技術の改良、および基礎データの収集を完了し、最終年度(H.11)に、当初、目的として掲げた超LSIの更なる微細化の際に障害となる不純物原子数のゆらぎによる素子特性ゆらぎを初めて制御するに至った。具体的な成果は以下の通りである。
(1)ドーバント個数制御性の改善
量子化イオン照射装置における2次電子検出系の改良を行い、
ドーパント
個数の制御性を左右する2次電子検出率を90%に改善することに成功した。従来のイオン注入法で生じる特性ゆらぎを30%まで制御できる見通しを得た。
(2)イオン1個当たりの
半導体
電気的特性変化量の定量的評価
不純物の統計的ゆらぎに起因する特性ゆらぎを抑制するために、イオン1個当たりの素子特性変化量の評価を初めて試みた。その結果、コンダクタンス増加量を18nS/ion、およびフラットバンド電圧減少量を4.5mV/ionと定量的に明らかにした。
(3)微小
半導体
の電気的特性制御
まず、サブミクロンサイズの抵抗体を作製し、コンダクタンスの度数分布を取得した。平均値からのばらつきが大きく、ゆらぎを63%と評価した。コンダクタンスをある一定値に揃えるため、予め実験的に求めたイオン1個当たりのコンダクタンスの増加量(18nS/ion)に基づき、抵抗体毎に必要な数だけ不純物原子を1個ずつ注入することによって、ゆらぎを63%から13%に大幅に低減させることに成功した。このゆらぎ抑制効果は、不純物原子の個数だけでなく、シングルイオン注入法によって不純物原子の位置もある程度制御された結果も併せて明らかにした。
(4)量子化イオン照射装置の高精細化
不純物ゆらぎの抑制を試みる過程で、不純物原子の離散性という新しい物理的描像の理解の必要性が新たに生じた。これを定量的に検証するためには、ナノ領域に精度良く不純物を導入することが不可欠であると判断し、イオンビームから1個のイオンを抽出するという操作故に留まっていたサブミクロン程度の制御性を格段に向上させるために、集束イオンビーム(FIB)の光学系の設計を行い、高精細化の見通しを得た。
【研究代表者】
大泊 巌 早稲田大学 理工学部 教授
(Kakenデータベース)
【研究分担者】
原 謙一
早稲田大学
理工学部
助手
(Kakenデータベース)
豊島 義明
東芝セミコンダクター社
マイクロエレクトロニクス研究所
主査
松川 貴
早稲田大学
理工学部
助手
(Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1997 - 1999
【配分額】12,900千円 (直接経費: 12,900千円)