統合化計算化学手法による高信頼性材料創製プロセスのコンビナトリアル的最適化

使用集成计算化学方法组合优化高度可靠的材料制造过程

• 批准号: 14040203
• 负责人: 宮本 明
• 金额: $ 2.88万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14040203/
• 关键词: 統合計算化学手法; 高信頼性; 材料創製プロセス; コンビナトリアル; ケミカルメカニカルポリッシング; プラズマエッチング; キネティックモンテカルロ; 化学反応ダイナミクス; 最適化; プラズマプロセス

世界に先んじた次世代IT技術の確立のため、次世代高機能、超高速デバイスの創製を目標とした基盤技術の開発が急務となっている。特に、最近では計算化学が半導体や先端デバイス材料へ応用され大きな成果を挙げている。しかし、これらは実験的に構造・特性が既知の材料の電子・原子レベルでの理解に限られ、新材料探索や材料創製プロセス最適化といった実際のデバイス開発に役立つ理論設計にはほど遠い。そこで、本研究では、研究代表者が提案した「コンビナトリアル計算化学」とその実現のために開発した多数のプログラム群を応用し、高信頼性材料創製のためのプロセス最適化をコンビナトリアル的に行うことを目的とした。昨年度までに、独自に考案した高速化量子分子動力学法を基礎としたケミカルメカニカルポリッシングプロセスシミュレータおよびプラズマエッチングプロセスシミュレータの開発に成功した。そこで、最終年度である本年度は、いくつかの重要な半導体プロセスのうち開発課題として残っているイオンインプランテーションプロセスシミユレータの開発を行った。特に、ソース・ドレイン接合の極浅化を実現するために、シリコン半導体への低エネルギーイオン注入による浅いBドープ層の形成ダイナミクスに着目した。その結果、Bイオンのチャネリングを防止し、より浅いBドーピングを実現するために、Si(001)面に関しては、表面に対して7度傾けてBイオンを照射することが有効な方法論であることが理論的に示された。これは半導体プロセス最適化に開発手法が有効であることを示すものである。

为了领先于世界的下一代IT技术，迫切需要开发基础技术，以创造下一代高性能、超高速设备。特别是，计算化学最近在半导体和先进器件材料中的应用取得了巨大成功。然而，这些方法仅限于理解其结构和性质在电子和原子水平上通过实验已知的材料，并且远离可用于实际器件开发的理论设计，例如寻找新材料和优化材料创建过程。因此，在本研究中，我们的目标是通过应用首席研究员提出的“组合计算化学”以及为此开发的大量程序来进行组合过程优化，以创建高度可靠的材料。到去年，我们基于自主设计的高速量子分子动力学方法，成功开发了化学机械抛光工艺模拟器和等离子刻蚀工艺模拟器。因此，今年，也就是项目的最后一年，我们开发了离子注入工艺模拟器，这仍然是几个重要半导体工艺中的一个发展课题。我们特别关注通过低能离子注入硅半导体形成浅B掺杂层的动力学，以实现极浅的源漏结。因此，为了防止B离子沟道并实现较浅的B掺杂，理论上提出了一种针对Si(001)表面的有效方法是以与表面成7度角照射B离子。这表明所开发的方法对于半导体工艺优化是有效的。

项目成果

K.Sasata et al.: "Quantum Chemical Molecular Dynamics Simulation on the Plasma Etching Processes"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

K. Sasata 等人：“等离子体蚀刻过程的量子化学分子动力学模拟”日本应用物理学杂志（正在出版）。

K.Konno et al.: "The Development of Computational Chemistry Approach to Predict the Viscosity of Lubricants"Tribology Intern.. 36. 455-458 (2003)

K.Konno 等人：“预测润滑剂粘度的计算化学方法的发展”摩擦学实习.. 36. 455-458 (2003)

Y.Konishi et al.: "Possible Ferroelectricity in SnTiO_3 by First-Principles Calculations"MRS Symp.Proc.. 印刷中. (2004)

Y. Konishi 等人：“通过第一原理计算计算 SnTiO_3 中的可能铁电性”MRS Symp. 出版中（2004 年）。

K.Nishitani et al.: "Ab Initio Calculation of F Atom Desorption in Tungsten Chemical Vapor Deposition Process Using WF_6 and H_2"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 5751-5752 (2003)

K.Nishitani 等：“使用 WF_6 和 H_2 进行钨化学气相沉积过程中 F 原子解吸的从头计算”Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 5751-5752 (2003)

M.kubo et al.: "Theoretical Design of MgO Protective Layer for Plasma Display by Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics Approach"Proceeding of 9th International Display Workshop. 753-756 (2002)

M.kubo 等人：“通过加速量子化学分子动力学方法对等离子显示器的 MgO 保护层进行理论设计”第九届国际显示器研讨会论文集。