過剰空孔の導入及びその緩和過程制御による擬似単結晶シリコン形成技術の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450015
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 宮尾 正信 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (60315132)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 権丈 淳 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (20037899) ; 佐道 泰造 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (20274491)
• Keywords: シリコン / イオン線 / 固相成長

Research Abstract

過剰空孔の導入及びその緩和過程制御による擬似単結晶Si形成技術の研究を総括し、デバイス応用への展開を図る事を目的とし、本年度(最終年度)は、擬似単結晶Siの形成プロセスを最適化すると共に、得られた擬似単結晶Siの物性解明を行った。
前年度は、熱処理中にイオン線照射を行い、固相成長時に空孔の過剰導入を行ったが、今年度は、固相成長の前段階でイオン線照射を行い、照射で固相成長がどのように変調されるかを検討した。その結果、絶縁膜上に堆積した非晶質Siにイオン線照射(基板温度:室温)を行い、Si薄膜の非晶質性を変調する事により、結晶核の発生速度が、約10倍に向上する事が明らかとなった。これは、イオン線照射により、非晶質Si薄膜の緻密性が変化した事に起因している。即ち、前年度に検討した、固相成長時に過剰空孔を導入する方法(イオン線照射誘起固相成長)との融合が結晶核の形成促進、固相成長の低温下には重要である事が判明した。
本法により形成した擬似単結晶Siの物性を分光エリプソメトリ法、X線回折法及び顕微ラマン分光法等を用いて詳細に評価した結果、擬似単結晶Siの結晶化度(単結晶Si:100%、非晶質Si:0%)は80%に達し、且つ結晶粒の内部応力が完全に緩和されており、その為、単結晶Siに匹敵するバンド構造を有している事が判明した。即ち電子デバイスへの応用に必要な要因を備えている事がわかる。
今後は、擬似単結晶Siの電気的特性評価を行うと共に、デバイス試作を行う予定である。

Research Products

• [Publications] T.Sadoh 他: "Pre-Irradiation Effect on Solid-Phase Crystallization in a-Si1-xGex on SiO2"The 2nd International Workshop on New Group IV(Si-Ge-C) Semiconductors. IV-02 (2002)
• [Publications] T.Sadoh 他: "Low-temperature formation of poly-SiGe on insulator enhanced by metal-catalysis and ion-irradiation"E-MRS Spring Meeting. K-IV4 (2002)
• [Publications] T.Sadoh 他: "Thickness Dependence and Pre-Irradiation Effects for Low-Temperature Nucleation in a-Si1-xGex on SiO2"2002 International Workshop on Active-Matrix Liquid-Crystal Displays. TFTp2-2 (2002)
• [Publications] 角田功他: "非晶質SiGe/絶縁膜の低温固相成長(1) -初期非晶晶質性の検討-"第63回応用物理学会学術講演会. 26p-G-5 (2002)
• [Publications] 角田功他: "非晶質SiGe/絶縁膜の低温固相成長(2) -イオン誘起核発生-"第63回応用物理学会学術講演会. 26p-G-6 (2002)
• [Publications] T.Tsunoda他: "Enhanced Crystal Nucleation in a-SiGe/SiO2 by Ion-irradiation Assisted Annealing"First International SiGe Technology and Device Meeting. IX-B-2 (2002)