光音響法によるSiイオンを注入したシリコン基板の熱伝導率とアニール特性の研究

摘要

イオン注入した半導体基板においては，イオン注入により結晶中に欠陥が生じるのでアニールにより再結晶化が図られる．注入層の熱伝導率が著しく低下することがZammitらによって報告されている．これらのことに注目し，イオン注入を行った基板上の光音響信号を解析し，注入層の深さ方向の熱伝導率測定に応用した．アニールに対する熱伝導率測定を通して注入層の再結晶化の評価を行った．Si基板上の一部分に室温で150keVのSiイオン注入を行い試料を作成した．イオン注入を1×10~(12)～1×10~(16)ion/cm~2の範囲で行った．注入層の厚さをTEMを用いて測定したところ100nmであった．イオン注入部分と非注入部分からの光音響信号の位相差を求め，その変調周波数特性から注入層の熱伝導率を求めた．熱伝導率のアニール特性を測定した結果，結晶性の回復に伴う熱伝導率の増加は約500℃から始まり，750℃で注入以前のほぼ同じ値まで回復した．同じ試料のESR信号強度アニール特性を測定した結果，熱伝導率のアニール特性との間には強い相関が得られた．この結果，光音響法による熱伝導率の測定法が注入層の欠陥評価に有効な方法であることがわかった．