転位力学を用いたナノスケール応力推定法の開発

利用位错力学的纳米级应力估计方法的开发

基本信息

批准号：
13750070
负责人：
泉聡志
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

1)転位発生試験用試験片のTEM観察半導体用薄膜(窒化膜)の真性応力によって発生した転位ループのTEMと腐食ピット観察データにより、真性応力値と温度に依存した転位の幾何学的配置データを得た。このデータは企業より提供されたものである。本研究の手法開発の範囲内では、これらの提供データで十分な検討が行えるため、共同でのTEM観察を行った。2)応力推定法の高精度化と手法の確立前年度開発した二次元転位動力学シミュレータを発展させた三次元転位動力学シミュレータを新たに開発した。三次元計算においては、二次元では問題にならなかった転位素片の自動分割、転位素片同士の相互作用(張力)、転位素片の鏡像力・転位同士の消滅・ジャンクションの生成の取り扱いが難しくなるため、これらのアルゴリズムを新たに取り入れた。これにより転位の形状予測の精度が格段にあがり、応力推定が可能になった。また、薄膜に発生する応力の予測のための表面・界面応力を分子動力学で予測する手法を提案し、応力推定の精度を上げる検討を行った3)実デバイスにおける転位発生事例への適用前年度は二次元で行った窒化膜の真性応力による転位発生問題に三次元で行った。結果、二次元では取り扱えなかった転位ループの詳細な形状の表現と、二次元では表現不可能であった三次元方向への転位の分布の考慮が可能となり、よりリアルな転位形状表現が可能となった。実験のTEM観察の転位ループ形状に二次元と比べより近づく結果となった。これにより、転位発生サンプルについてTEM観察を行えば、応力が推定できるシミュレータを開発・検証できた。

1)位错产生试验用样品的TEM观察根据半导体薄膜(氮化物膜)的固有应力产生的位错环的TEM观察数据和腐蚀坑观察数据，获得与固有应力值和温度相关的位错的几何排列数据。。我得到了它。该数据由该公司提供。在本研究方法开发的范围内，我们进行了联合 TEM 观察，因为这些提供的数据足以供考虑。 2) 提高应力估计方法的精度并建立方法开发了一种新的三维位错动力学模拟器，它是前一年开发的二维位错动力学模拟器的扩展。在三维计算中，位错碎片的自动划分、位错碎片之间的相互作用（张力）、位错碎片的镜像力、位错的湮灭以及结的生成，这些在二维中不是问题的算法都可以处理。为了避免困难而重新合并。这极大地提高了位错形状预测的准确性，并使得估计应力成为可能。我们还提出了一种利用分子动力学预测薄膜中产生的应力的方法，并研究了提高应力估计的准确性。3）在应用于实际器件中位错发生的情况之前，我们进行了一项研究。三维研究氮化物薄膜中由于本征应力而产生位错的问题，这是一项二维研究。因此，现在可以表达在二维中无法处理的位错环的详细形状，并且可以在三维中考虑位错的分布，这使得在二维中无法表达的位错环的详细形状成为可能。表达出更真实的错位形状。与二维模型相比，结果更接近实验 TEM 观察中观察到的位错环形状。因此，我们能够开发并验证一个模拟器，该模拟器可以通过对位错产生的样本进行 TEM 观察来估计应力。