領域選択プロセスによる高性能薄膜トランジスタを用いたグリーンＬＳＩ技術

• 研究課題/領域番号: 23360144
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小谷 光司 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20250699)
• 研究分担者: 黒木 伸一郎 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 准教授 (70400281)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2012年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2011年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: 薄膜トランジスタ / 半導体プロセス / レーザーアニール / センサーネットワーク / 領域選択プロセッシング

研究概要

連続発振レーザラテラル結晶化とTFT特性について研究を進め，Tri-gate型TFTによる一軸性歪みの導入と素子間ばらつき低減を行った。さらにダブルラインビーム連続発振レーザラテラル結晶化を提案し，これによるシリコン薄膜の3軸結晶制御を行い，TFT試作を行った。
TFTによるグリーンLSI要素回路の一例として，太陽電池アシスト機能による高周波整流回路を，バルクデバイスにより試作・評価した。透明誘電体基板を用いるTFTプロセスが，太陽電池複合集積化において，素子分離容易性・光透過性の面で相乗効果が期待できることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] A Photovoltaic-Assisted CMOS Rectifier for Synergistic Energy Harvesting from Ambient Radio Waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Kotani, Takumi Bando, and Yuki Sasaki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E97.C 号: 4 ページ: 245-252
  • DOI: 10.1587/transele.E97.C.245
  • NAID: 130003394716
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-performance poly-Si thin film transistors with highly biaxially oriented poly-Si thin films using double line beam continuous-wave laser lateral crystallization (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Yamano, Shin-Ichiro Kuroki, Tadashi Sato and Koji Kotani
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: Vol.53 号: 3S1 ページ: 03CC02-03CC02
  • DOI: 10.7567/jjap.53.03cc02
  • NAID: 210000143470
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Photovoltaic-Assisted CMOS Rectifier for Synergistic Energy Harvesting from Ambient Radio Waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Kotani, Takumi Bando, and Yuki Sasaki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E97-C ページ: 245-252
  • NAID: 130003394716
  • 査読あり
• [雑誌論文] High performance Poly-Si TFTs with Highly Bi-axially Oriented Poly-Si Thin Films Using DLB Continuous-wave Laser Lateral Crystallization (2014)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Yamano, Shin-Ichiro Kuroki, Tadashi Sato and Koji Kotani
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tri-Gate Polycrystalline Silicon Thin Film Transistors Fabricated by Continuous-Wave Laser Lateral Crystallization for Improvement of Electron Transport Properties (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Fujii
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 号: 2S ページ: 02BJ03-02BJ03
  • DOI: 10.1143/jjap.51.02bj03
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier transport and its variation of laser-lateral-crystallized poly-Si TFTs (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kuroki
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: 47 号: 24 ページ: 1336-1338
  • DOI: 10.1049/el.2011.2854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seed-Free Fabrication of Highly Bi-Axially Oriented Poly-Si Thin Films by Continuous-Wave Laser Crystallization with Double-Line Beams (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kuroki
  • 雑誌名: J.Electrochem.Soc. 巻: 158 号: 9 ページ: H924-H924
  • DOI: 10.1149/1.3610410
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of Poly-Si TFTs with Highly Bi-Axially Oriented Poly-Si Thin Films Using DLB Continuous-Wave Laser Lateral Crystallization (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Kuroki, Masayuki Yamano, Tadashi Sato, Nobuhiro Hata, Koji Kotani, and Takamaro Kikkawa
  • 学会等名: 2014 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: アメリカ・サンフランシスコ
• [学会発表] ダブルラインビーム連続発振レーザ結晶化を用いたpoly-Si TFTにおけるオフリーク電流特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山野真幸，黒木伸一郎，佐藤旦，小谷光司，吉川公麿
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川）
• [学会発表] TFTオフリーク電流低減のためのオゾンラジカル処理の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平田達誠，黒木伸一郎，山野真幸，佐藤旦，小谷光司，吉川公麿
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川）
• [学会発表] ダブルラインビーム連続発振レーザラテラル結晶化による高性能poly-Si TFT (2014)
  • 著者名/発表者名: 山野真幸，黒木伸一郎，佐藤旦，小谷光司，吉川公麿
  • 学会等名: 電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会（SDM）
  • 発表場所: 沖縄青年会館（那覇市）
• [学会発表] Characterization of Poly-Si TFTs with Highly Bi-Axially Oriented Poly-Si Thin Films Using DLB Continuous-Wave Laser Lateral Crystallization (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Kuroki, Masayuki Yamano, Tadashi Sato, Nobuhiro Hata, Koji Kotani, and Takamaro Kikkawa
  • 学会等名: 2014 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Highly Efficient CMOS Rectifier Assisted by Symmetric and Voltage-Boost PV-Cell Structures for Synergistic Ambient Energy Harvesting (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Kotani
  • 学会等名: IEEE Custom Integrated Circuits Conferene (CICC2013)
  • 発表場所: アメリカ・サンノゼ
  • 年月日: 2013-09-22
• [学会発表] High performance poly-Si Thin Film Transistor with One-dimensionally Long Si Grains Using DLB Continuous-wave Laser Lateral Crystallization (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Yamano, Shin-Ichiro Kuroki, Tadashi Sato, and Koji Kotani
  • 学会等名: The proceedings of The Twentieth International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices (AM-FPD13)
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-07-02
• [学会発表] High performance poly-Si Thin Film Transistor with One-dimensionally Long Si Grains Using DLB Continuous-wave Laser Lateral Crystallization (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Yamano, Shin-Ichiro Kuroki, Tadashi Sato, and Koji Kotani
  • 学会等名: International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices (AM-FPD13)
  • 発表場所: 龍谷大学アバンティ響都ホール（京都）
• [学会発表] DLB-CLC poly-Si結晶化におけるレーザ照射オーバラップの効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山野 真幸，黒木 伸一郎，佐藤 旦，秦 信宏, 小谷光司, 吉川公麿
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス（京都）
• [学会発表] Highly Efficient CMOS Rectifier Assisted by Symmetric and Voltage-Boost PV-Cell Structures for Synergistic Ambient Energy Harvesting (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Kotani
  • 学会等名: IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC2013)
  • 発表場所: San Jose, USA
• [学会発表] 3軸結晶配向巨大線状Si 結晶グレインを用いた高性能poly-Si 薄膜トランジスタ (2013)
  • 著者名/発表者名: 山野真幸, 黒木伸一郎, 佐藤旦, 小谷光司
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第10回研究集会
  • 発表場所: 龍谷大学アバンティ響都ホール（京都）
• [学会発表] 巨大線状Si結晶グレインを用いた高性能薄膜トランジスタ (2013)
  • 著者名/発表者名: 山野 真幸
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木市
• [学会発表] Synergistic Ambient Energy Harvesting: Highly Efficient CMOS Rectifier with Photovoltaic-Assisted Vth Cancellation for Effective Energy Harvesting from Ambient Radio Waves (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Kotani
  • 学会等名: 2013 Symposium, CMOS Emerging Technologies Research
  • 発表場所: Whistler, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] ダブルラインビーム連続発振レーザラテラル結晶化によるシリコン薄膜の3軸結晶制御とTFT (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒木伸一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 那覇市
  • 招待講演
• [学会発表] Photovoltaic-Assisted CMOS Rectifier Circuit for Synergistic Energy Harvesting from Ambient Radio Wave (2012)
  • 著者名/発表者名: Koji Kotani
  • 学会等名: IEEE Asian Solid-State Circuits Conference
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] レーザラテラル結晶化Poly-Si TFTにおける膜中歪みの効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒木伸一郎
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Tri-Gate Poly-Si TFTs Fabricated by CW Laser Lateral Crystallization for Improvement of Electron Transport Properties (2011)
  • 著者名/発表者名: 川崎雄也
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-09-29