スパッタ非晶質シリコン膜の瞬間結晶化による高品質多結晶シリコン薄膜形成

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21760580
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 大平 圭介 Japan Advanced Institute of Science and Technology, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (40396510)
• Keywords: 多結晶シリコン / 結晶化 / フラッシュランプアニール / スパッタリング / 太陽電池 / 簿膜

Research Abstract

非晶質シリコン(a-Si)膜を、ミリ秒の桁の瞬間熱処理であるフラッシュランプアニール(FLA)で結晶化することにより、安価なガラス基板に熱損傷を与えることなく、太陽電池用高品質多結晶Si(poly-Si)膜を形成するアプローチにおいて、本研究では、あえて欠陥密度の高いスパッタa-Si膜を前駆体として用いることで、欠陥を介した固相結晶化を促進するとともに、化学気相堆積(CVD)法と比べて安価で安全なプロセスを実現するための基盤技術を確立することを目的としている。本年度は、スパッタa-Si膜を用いて、CVDa-Si膜を用いた場合と同様の結晶化を行えるかどうかの検討を中心に研究を進めた。a-Si膜の膜厚は、CVDa-Si膜を用いて結晶化させた際の過去の知見と、将来の太陽電池応用を見据えた必要膜厚から、2-3μmとした。検討の結果、スパッタ膜を用いた場合でも、CVD膜の場合と同様の結晶化が可能であることを見いだし、また、高い結晶化度を持つpoly-Si膜が実現可能であることも明らかにした。当初の計画では、スパッタ中にa-Si膜中に取り込まれるアルゴン原子が結晶化時にバブリングを起こし、膜剥がれを誘発してしまう可能性が懸念されたため、ヘリウムガスを用いたスパッタを予定していたが、今回の検討において、Arガスを用いた場合でも、深刻な膜剥がれは起きないことが確認されたため、汎用のArガスによるスパッタ製膜を利用した。