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ガラス基板表面の核形成点制御による大粒径多結晶薄膜形成法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16360070
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 生産工学・加工学
研究機関大阪大学

研究代表者

安武 潔  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (80166503)

研究分担者 渡部 平司  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90379115)
志村 考功  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (90252600)
大参 宏昌  大阪大学, 大学院工学研究科, 助手 (00335382)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 10,400千円)
2006年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2004年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
キーワード多結晶Si薄膜 / 大粒径 / ガラス基板 / Ge微結晶 / 結晶核 / 核形成 / 自己組織化 / 固相結晶化
研究概要

TFTや太陽電池などの大面積電子デバイスの特性向上を目指して、多結晶Siを用いる試みがなされている。これまで、多結晶Si薄膜の形成方法として、非晶質Si(a-Si)薄膜のレーザーアニールや固相熱結晶化、低温でのCVD成長等の技術が開発されているが、より効率的で大粒径のpoly-Si薄膜形成技術の確立が望まれている。多結晶Si薄膜の形成には、ガラス基板上での結晶核形成および結晶核からのSi結晶成長プロセスを独立に制御することが重要と考えられる。そこで本研究では、Si結晶の成長核となる微細なGe結晶を、ガラス基板上に密度と大きさを制御して配列し、これを結晶核とした大粒径多結晶Si薄膜の作製法の開発を目的とした。まず、ガラス基板上の結晶核として、a-Geの固相結晶化により自己組織的に形成されるGe微結晶に着目し、その粒径と密度を酸素エッチングによって制御する方法を確立した。次に、Ge微結晶核がa-Si薄膜の固相結晶化に及ぼす影響を明らかにした。一般に、a-Siの完全な結晶化には600℃で50時間程度のアニールが必要となるが、Ge微結晶核を用いることにより、480℃,8時間で完全に結晶化させることに成功した。また、50%結晶化したSi薄膜のSEMおよびマイクロプローブRHEED観察から、SiがGe微結晶核から結晶化することを確認した。種々の作製方法で形成したa-Si薄膜の結晶化過程を速度論的に解析した。Ge結晶核からのSi結晶成長速度の活性化エネルギーは、a-Si薄膜の構造によって大きく変化し、特にSi-H結合濃度が高く、緻密性が低い場合に、Si結晶成長速度が大幅に向上することを見出した。また、結晶Geティップアレイを用いたナノインプリント法により、Ge結晶核の位置制御の可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2006 2004

すべて 雑誌論文 (11件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Ge Nuclei for Fabrication of Poly-Si Thin Films on Glass Substrates2006

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi
    • 雑誌名

      ECS Transactions 3巻・8号

      ページ: 215-225

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ge Nuclei for Fabrication of Poly-Si Thin Films on Glass Substrates2006

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi
    • 雑誌名

      ECS Transactions 3 [8]

      ページ: 215-225

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication of Polycrystalline Silicon Thin Films on Glass Substrates Using Ge Nano-Islands as Nuclei2006

    • 著者名/発表者名
      K.Minami, C.Yoshimoto, H.Ohmi, T.Shimura, H.Kakiuchi, H.Watanabe, K.Yasutake
    • 雑誌名

      Ext.Abst. of Int.21st Century COE Symp. on Atomistic Fabrication Technology 19-29

      ページ: 65-66

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ge Nuclei for Fabrication of Poly-Si Thin Films on Glass Substrates (Invited)2006

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi
    • 雑誌名

      Meeting Abst. MA 2006-02 Joint Int. Meeting of 210th Meeting of The Electrochemical Society and XXI Congreso de la Sociedad Mexicana de Electroquimica Cancun, Mexico, (2006) #1575.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ge Nuclei for Fabrication of Poly-Si Thin Films on Glass Substrates2006

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi
    • 雑誌名

      ECS Transactions 3・8

      ページ: 215-225

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Size and Density Control of Crystalline Ge Islands on Glass Substrates by Oxygen Etching2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Ohmi, H.Kakiuchi, H.Watanabe, K.Yoshii, Y.Mori
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. (2004) 43巻・12A号

    • NAID

      10015473490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Crystalline Ge Islands on Glass Substrates for Growth of Large-Grained Polycrystalline Si Thin Films2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi, S.Koyama, D.Nakajima, K.Minami
    • 雑誌名

      Proc. Thin Film Materials & Devices Meeting (2004)

      ページ: 19-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size and Density Control of Crystalline Ge Islands on Glass Substrates by Oxygen Etching2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Ohmi, H.Kakiuchi, H.Watanabe, K.Yoshii, Y.Mori
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43 [12A]

    • NAID

      10015473490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Crystalline Ge Islands on Glass Substrates for Growth of Large-Grained Polycrystalline Si Thin Films2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi, S.Koyama, D.Nakajima, K.Minami
    • 雑誌名

      Proc. Thin Film Materials & Devices Meeting

      ページ: 19-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size and Density Control of Crystalline Ge Islands on Glass Substrates by Oxygen Etching2004

    • 著者名/発表者名
      K.YASUTAKE, H.OHMI, H.KAKIUCHI, H.WATANABE, K.YOSHII, Y.MORI
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43・12A

    • NAID

      10015473490

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of Crystalline Ge Islands on Glass Substrates for Growth of Large-Grained Polycrystalline Si Thin Films2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yasutake, H.Watanabe, H.Ohmi, H.Kakiuchi, S.Koyama, D.Nakajima, K.Minami
    • 雑誌名

      Proceedings of Thin Film Materials & Devices Meeting

      ページ: 19-24

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 「システムオンパネルをめざした低温ポリシリコン薄膜トランジスタの開発」第2編 第6章"Ge核を用いたSi薄膜の低温結晶化技術"(監修浦岡行治)2007

    • 著者名/発表者名
      安武 潔, 渡部平司, 大参宏昌, 垣内弘章
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] システムオンパネルをめざした低温ポリシリコン薄膜トランジスタの開発(第2編 第6章 Ge核を用いたSi薄膜の低温結晶化技術)(監修 浦岡行治)2007

    • 著者名/発表者名
      安武 潔, 渡部平司, 大参宏昌, 垣内弘章
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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