東京大学大学院 工学系研究科 機械工学専攻酒井・泉研究室

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半導体プロセスの原子レベル応力解析

真性応力は半導体素子の微細パターンの構造不安定を引き起こす主要な要因である。原子構造に基づいて真性応力を予測することは重要な技術である。本研究では、有限要素法を用いて、マスク層の表面酸化膜にGPaオーダーの真性応力が発生した場合、微視パターンに横倒れ座屈が生じるという見積もりに基づき、分子動力学によるプラズマエッチング中にアモルファスシリコン表面に生じる表面酸化反応を解析した。酸化膜厚が、酸素イオンの入射エネルギーに依存し、どの入射エネルギーでも真性応力は1GPaを超えることがわかった。よって、エッチング中に形成されるアモルファスシリコンの酸化膜は、微視パターンの座屈を起こす主な因子になり得るものと考えられる。


参考文献

H26年度修士論文:半導体微細パターン材のアモルファスシリコン層における酸化膜形成解析と真性応力評価  

handoutai

Si表面への酸化皮膜形成時の模式図(左)とシミュレーションモデル(右)

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酸化皮膜形成過程図(赤点が酸素原子)

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