2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12555099
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
町田 信也 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70313335)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三村 秋男 (株)日立製作所, 研究員
内田 恭敬 帝京科学大学, 理工学部, 助教授 (80134823)
小田 俊理 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 教授 (50126314)
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| Keywords | Phase Shift / Excimer laser / Poly-Si / Re-crystallization / ELA / TFT |
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| Research Abstract |
エキシマレーザ光の単ショット照射によって、ガラス基板上の非晶質Si薄膜から巨大Si結晶粒を二次元的に整列した状態で成長できることを示した。
具体的には、まず、レーザ光パルス照射によって溶融したSi薄膜が蓄える過剰熱エネルギーの流失機構について数値計算により検討して、(1)下地への熱流出度を低下させること、(2)溶融或いは結晶化した高熱伝導率のSi薄膜の熱伝導による熱流失を低下させること、および、(3)Si付近に蓄える熱エネルギーを増すことが重要であることを見出した。この知見に基づいて、光吸収性キャップ層/超薄膜Si層/有機シリカ下地層/基板という試料構造を発案し、この構造を実際に作製・結晶化して、単ショットレーザ照射により、40μmを超える大結晶粒(従来法の数百倍)が形成できることを実証した。
高パッキング密度を目指して位相シフター間の間隔を狭めると相互干渉が強くなるために、大結晶粒の成長が難しいという課題について検討して、位相遅延量が緩やかに変わる新型の位相シフターを発案した。これにより、大粒径Siをほぼ100%の高パッキング密度で形成できることを確かめた。1対の直交位相シフターを試料直上に置くことにより、短ピッチの二次元光強度振動を得て、これとSi膜内の横方向熱拡散とを組み合わせることによって、直径が5μの大結晶粒の二次元アレイが形成できることを確認した。さらに、一方の位相シフターのみを試料から離すことにより、所望の位置に大結晶粒(14μm)を形成できることを示した。TEM回折像による結晶性を評価等より、大結晶粒Si膜が優れた物性を有することを示した。また、ゲート電極形成後にCVDによってSiO2を形成後、結晶粒対を成長させて薄膜トランジスタを作成し、その動作を確認すると共に、SiO2とSi/SiO2界面を一層改善することが重要であることを強く認識した。
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[Publications] W.-C.Yeh, M.Matsumura: "Numerical Calculation of Excimer-Laser-Induced Lateral-Crystallization of Silicon Thin-Films"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(2A). 492-499 (2001)
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[Publications] C.-H.Oh, M.Matsumura: "A Proposed Single Grain-Boundary Thin-Film Transistor"IEEE Electron Devices Lett.. 22, 1. 20-22 (2001)
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[Publications] T.Fukumura, M.Matsumura: "A low temperature dehydration of Si films"Jpn. J. Appl. Phys.. 40,1. L46-L48 (2001)
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[Publications] W.-C.Yeh, M.Matsumura: "Effects of a Low-Melting-Point Underlayer on Excimer-Laser-Induced Lateral Crystallization of Si Thin-Films"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(5A). 3096-3100 (2001)
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[Publications] M.Nakata, K.Inoue, M.Matsumura: "A New Nucleation-Site-Control Excimer-Laser-Crystallization Method"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(5A). 3049-3054 (2001)
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[Publications] B.J.Hinds, T.Yamanaka, S.Oda: "Emission Lifetime of Polarizable Charge Stored in Nano-Crystalline Si Based Single Electron Memory"Journal of Applied Physics. 90(12). 6402-6408 (2001)
