半導体用語集
貫通転位
英語表記：threading dislocation
SIMOXではSi基板に酸素をイオン注入後、高温熱処理により埋め込み酸化膜層を形成する。酸素イオン注入は100～200 keVに加速した酸素イオンを～1×10¹⁸ cm⁻² 以上注入するためイオン注入ダメージ（多量の格子間Siと原子空孔）が形成される。このイオン注入で発生した多量の格子間Siや高温熱処理時に埋め込み酸化膜が形成される過程で発生する格子間Siが原子空孔との再結合などでは完全には消滅せず、貫通転位が薄膜Si層に発生する。この転位は薄膜Si層を横切り、埋め込み酸化膜から表面まで延びているため貫通転位と呼ばれる。
貫通転位密度は酸素イオンドーズ量と熱処理温度に依存する。ドーズ量が小さい場合（たとえば180 keV、1.5×10¹⁸ cm⁻² 以下）、1,150℃の熱処理では1×10⁵ cm⁻² の貫通転位が発生するが、1,300℃では1×10³ cm⁻² 以下となり高温熱処理ではドーズ量によっては貫通転位密度を大幅に低下できる。ドーズ量が1×10¹⁸ cm⁻² 以下では貫通転位は1×10³ cm⁻² 以下になる。当初は1×10¹⁸ cm以下では連続した埋め込み酸化膜は形成できないと考えられていたが、4.0±0.5×10¹⁷ cm⁻²（ドーズウィンドウ）では、連続した埋め込み酸化膜が形成されることが発見され、貫通転位の大幅な低減が可能となった。しかし、ドーズ量が1×10¹⁸ cm⁻² 以下でも転位密度が増加するドーズ量領域もあり、ドーズ量の適性化には注意が必要である。
ドーズ量を低下すると埋め込み酸化膜にピンホールが増加するがITOXの採用でピンホールは低減可能である。ドーズウィンドウとITOX法を組み合わせることにより貫通転位を1×10³ cm⁻² 以下に、ピンホールは1.0個/cm² まで低減されている。なお、貫通転位のみに限れば1×10² cm⁻² 以下が可能との報告もある。
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