| 電子情報通信学会 研究会発表申込システム 講演論文 詳細 |
技報閲覧サービス [ログイン] 技報アーカイブ |
| トップに戻る | 前のページに戻る | [Japanese] / [English] |
| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2014-11-07 10:50 半導体Si結晶育成中の点欠陥挙動に与える熱応力とドーパントの効果 ○末岡浩治・神山栄治・中村浩三（岡山県立大）・イアン ファンヘレモント（ゲント大）  SDM2014-104 |
|
| 抄録 | （和） | LSIの基板として格子間Si原子（I）と原子空孔（V）を完全に対消滅させた300 mm直径の無欠陥Siウェーハが実用されている．現在，さらなる大口径化が検討されており，次世代は450 mm直径ウェーハになると予想されている．この大口径化に伴い，育成中のSi単結晶に生じる熱圧縮応力がI とVの濃度バランスに影響する可能性が指摘されている．また，Siウェーハには電気抵抗率の制御や欠陥制御の目的で，III～V族のドーパントを添加する．このドーパントは，その種類と濃度に応じて点欠陥挙動に影響を与えることが知られているが，実験結果の統一的な説明にはこれまで成功していない．このような技術背景において，本研究では半導体Si結晶育成中の点欠陥挙動に与える熱応力とドーパントの効果について，第一原理計算によりそのメカニズムを明らかにすることを目的とした．得られた主要な結果は次のとおりである．(1)20 MPa程度の熱圧縮応力により，無欠陥Si結晶はV優勢に傾く．(2)固液界面から取り込まれたドーパント近傍における点欠陥の形成エネルギ変化により，p型(B)，n型(P, As, Sb, Bi)，中性(C, Ge, Sn)ドーパントの各々について，点欠陥挙動に影響を与えるドーパント濃度を定量的に説明できる． |
| （英） | For the mass-production of 450 mm-diameter defect-free Si crystals, one has to take into account the impact of thermal stress on intrinsic point defect properties and behavior during single crystal growth from a melt. Very recently, first experimental evidence was published that the compressive thermal stress near the melt/solid interface makes a growing 300 mm diameter Czochralski Si crystal more vacancy-rich. In order to explain these experimental results quantitatively, the dependence of the formation enthalpies of the vacancy (V) and the self-interstitial (I) on compressive plane stress was determined using density functional theory (DFT) based calculations. It is found that compressive plane stress gives a higher stress dependence of the so-called “Voronkov criterion” compared to isotropic stress. The calculated plane stress dependence is in excellent agreement with the published experimental values and should be taken into account in the development of pulling processes for 450 mm diameter defect-free Si crystals. Also the mechanisms behind the experimentally observed impact of the type and concentration of substitutional dopants on intrinsic point defect behavior and formation of grown-in defects are clarified. On the basis of the DFT calculated results, an appropriate model of intrinsic point defect behavior in heavily doped Si is proposed. (1) The incorporated total V and I concentrations at the melting point depend on the types and concentrations of dopants. (2) Most of the total V and I concentrations contribute to Frenkel pair recombination during Si crystal growth at temperatures much higher than those to form grown-in intrinsic point defect clusters. The Voronkov model, while taking into account the present improvements, clearly explains all reported experimental results on grown-in defects for heavily doped Si. | |
| キーワード | （和） | Si結晶成長 / 点欠陥 / 熱応力 / ドーパント / 第一原理計算 / / / |
| （英） | Single crystal Si / Intrinsic point defect / Thermal stress / Dopant / First principles calculation / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 114, no. 291, SDM2014-104, pp. 47-52, 2014年11月. | |
| 資料番号 | SDM2014-104 | |
| 発行日 | 2014-10-30 (SDM) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | SDM2014-104 |
|
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
| 開催期間 | 2014-11-06 - 2014-11-07 |
| 開催地（和） | 機械振興会館 |
| 開催地（英） | Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） | プロセス・デバイス・回路シミュレーションおよび一般 |
| テーマ（英） | Process, Device, Circuit Simulation, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SDM |
| 会議コード | 2014-11-SDM |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 半導体Si結晶育成中の点欠陥挙動に与える熱応力とドーパントの効果 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Stress and Doping Impact on Intrinsic Point Defect Behaviour in Growing Single Crystal Silicon |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | Si結晶成長 / Single crystal Si |
| キーワード(2)（和/英） | 点欠陥 / Intrinsic point defect |
| キーワード(3)（和/英） | 熱応力 / Thermal stress |
| キーワード(4)（和/英） | ドーパント / Dopant |
| キーワード(5)（和/英） | 第一原理計算 / First principles calculation |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 末岡 浩治 / Koji Sueoka / スエオカ コウジ |
| 第1著者 所属（和/英） | 岡山県立大学 (略称： 岡山県立大) Okayama Prefectural University (略称： Okayama Pref. Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 神山 栄治 / Eiji Kamiyama / カミヤマ エイジ |
| 第2著者 所属（和/英） | 岡山県立大学 (略称： 岡山県立大) Okayama Prefectural University (略称： Okayama Pref. Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 中村 浩三 / Kozo Nakamura / |
| 第3著者 所属（和/英） | 岡山県立大学 (略称： 岡山県立大) Okayama Prefectural University (略称： Okayama Pref. Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | イアン ファンヘレモント / Jan Vanhellemont / イアン ファンヘレモント |
| 第4著者 所属（和/英） | ゲント大学 (略称： ゲント大) Ghent University (略称： Ghent Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2014-11-07 10:50:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | SDM |
| 資料番号 | SDM2014-104 |
| 巻番号（vol） | vol.114 |
| 号番号（no） | no.291 |
| ページ範囲 | pp.47-52 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2014-10-30 (SDM) |
[研究会発表申込システムのトップページに戻る]