最終更新 2026-10-19

ドーパント活性化とは

Dopant Activation
目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. 設備の製造メーカー
  4. 関連する製品
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

ドーパント活性化(Dopant Activation)は、イオン注入によってシリコン結晶格子内に導入されたドーパント原子(ヒ素・リン・ボロンなど)を電気的に活性な状態にするプロセスです。イオン注入直後のドーパントは格子間(interstitial)や複合欠陥の状態にあり電気的に不活性なため、熱処理(アニール)によって格子位置(substitutional site)に移動させ、初めてキャリア(電子または正孔)として機能します。

ドーパント活性化の熱処理方式には、①RTP(急速熱処理)スパイクアニール(900〜1100℃で秒オーダー)、②フラッシュランプアニール(ミリ秒オーダー)、③レーザーアニール(マイクロ秒〜ナノ秒)があります。先端FinFET・GAA(Gate-All-Around)プロセスでは熱拡散を最小化しながら高い活性化率を得るため、より短時間・高温のアニールが採用されています。

活性化率(活性化したドーパント÷注入総量)と拡散量(ドーパントが動く距離)はトレードオフの関係にあります。高温長時間処理は活性化率が高いが拡散が大きくなり、精密に制御したジャンクション深さが崩れます。レーザーアニール(DSA:Diffusionless Spike Anneal)は数百ns以下の超短時間で溶融・再結晶化させることで、実質的な拡散なしに高活性化率(>90%)を達成できます。

ドーパント活性化の計測には、四探針法(シート抵抗測定)、SIMS(二次イオン質量分析:濃度プロファイル評価)、CV法(キャパシタンス-電圧:活性キャリア分布)が使われます。活性化率のin-situ(プロセス中)モニタリング技術も開発されており、装置制御へのフィードバックが進んでいます。

先端ノード(3nm・2nm・GAA)では、ソース/ドレインのエピタキシャル成長層(SiGeソース/ドレイン)へのドーピング(エピタキシャル成長中のin-situドーピング)も重要な活性化手法です。エピ成長中にドーパント(ボロン等)を導入することで、イオン注入+活性化アニールに比べて格子ダメージを低減しつつ高濃度活性化を実現します。

図解

ドーパント活性化の流れ(注入直後・アニール・格子位置への置換・キャリア供給)
活性化率は、加えた原子のうち実際にキャリアを出している割合。

関連するデータ・ツール

計算・換算ツールシート抵抗・抵抗率計算ツール(4探針法・濃度換算)計算・換算ツールイオン注入プロファイル計算ツール(Rp・ピーク濃度・接合深さ)計算・換算ツール不純物拡散(拡散係数・接合深さ)計算ツール

この用語を扱う職種

前工程(ウェハプロセス)イオン注入・熱処理エンジニア設計・デバイス開発TCADエンジニア(プロセス・デバイスシミュレーション)

設備の製造メーカー

この用語に関連する製品

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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. ASMインターナショナル「A400 DUO 製品ページ」(2026/10/07 確認)