2009 Fiscal Year Annual Research Report
非晶質基板上フロー状多結晶シリコンおよびシリコンゲルマニュウム薄膜の開発
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21560329
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
北原 邦紀 Shimane University, 総合理工学部, 教授 (60304250)
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| Keywords | 電気・電子材料 / シリコン / ゲルマニュウム / 薄膜 / レーザ結晶化 |
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| Research Abstract |
ユビキタス技術では,安価で多機能な移動端末が不可欠である。本研究は,そこに用いられるSi系半導体薄膜材料に関するものである。SiおよびSiGe薄膜中の欠陥に対する評価技術を確立し,新しい技術で結晶化した材料に適用することを目指した。
ガラス基板上のSi薄膜中の欠陥については,ラマン散乱分光,原子間力顕微鏡,電子顕微鏡を用いて評価した。エキシマレーザで結晶化膜表面には,粒界部に高密度の突起が存在することが従来より知られている。それらがラマン散乱強度を著しく増強することを証明した。これより,欠陥の指標として用いられていたラマンスペクトルの半値幅は,粒界に存在する突起部分の情報を反映することを見出した。
ガラス基板上のSiGe薄膜については,アモルファス膜上に連続発振レーザを走査することにより結晶化させた。レーザ走査方向に長く伸びたフロー状の結晶成長が確認された。その長さは100μmを超えていた。同じ方法で結晶化させたSi膜ではこのような長尺結晶は形成できていなかった。上に述べた評価手法を用いて,このような長い結晶粒が形成できる機構を調べた。ラマン分光によりGe組成分布を測定したところ,長尺フロー状結晶の境界部にGeが偏析していることを示唆する結果が得られた。SiGeは全固溶体であり,偏析機構は相図から推定できる。その結果,合金特有の組成的過冷現象が主な原因であるというモデルを提案した。ラマン分光のみからGe濃度分布を一義的に求めることは確実でないので,透過電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分析を組み合わせた評価(TEM-EDX)を行なった。また,結晶の成長方位を調べるために電子線後方散乱回折(EBSD)による評価を行なった。これらは外注分析によるものである。現在,得られた結果を解析中であるが,ラマン散乱分光で得られた結果が妥当であることが裏付けられつつある。
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