種結晶層を用いた低温結晶化シリコン薄膜の粒径制御

• 研究課題/領域番号: 21560324
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 堀田 將 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (60199552)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 低温結晶化 / Si薄膜 / YSZ薄膜 / 薄膜トランジスタ / 固相成長 / 低温プロセス / 多結晶Si

研究概要

(ZrO_2)_(1-x)(Y_2O_3)_x:(YSZ)層上に非晶質Si(a-Si)薄膜を堆積して、YSZ層の結晶化誘発効果によりSi薄膜の低温固相結晶化を検討した。その結果、結晶化にはY組成比Y/(Zr+Y)が0. 15以上必要であること、YSZ層によりa-Si薄膜が短時間で結晶化すること、直接堆積法に比較して固相結晶化によりZrの拡散と結晶化Si膜表面凹凸が低減できること、良好な結晶化にはa-Si堆積直前のYSZ層表面の改質が重要であること、TFT作製には各層の熱膨張係数の違いを考慮する必要があることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Low-Temperature Crystallization of Silicon Films Directly Deposited on Glass Substrates Covered with Yttria-Stabilized Zirconia Layers (2010)
  • 著者名/発表者名: Susumu Horita and Sukreen Hana
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: Vol.49, No.10
  • NAID: 120002515707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Crystallization of Silicon Films Directly Deposited on Glass Substrates Covered with Yttria-Stabilized Zirconia Layers (2010)
  • 著者名/発表者名: Susumu Horita, Sukreen Hana
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49
  • NAID: 120002515707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of the crystalline quality of reactively sputtered yttria-stabilized zirconia by oxidation of the metallic target surface (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hana, K. Nishioka, and S. Horita
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.517, Issue 20 ページ: 5830-5836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature Fabrication of a Crystallized Si Film Deposited on a Glass Substrate using an Yttria-stabilized Zirconia Seed Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: Sukreen Hana Herman and Susumu Horita
  • 雑誌名: Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: Vol.1153 ページ: 77-82
  • 査読あり
• [学会発表] ボトムゲート電極を有したYSZゲート絶縁膜上へ固相結晶化Si薄膜の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森井健太、竹本和幸、堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 結晶化誘発YSZ層のプレアニールによる非晶質Si薄膜の固相結晶化への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹本和幸,森井健太,堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 結晶化誘発YSZ層のプレアニールによる非晶質Si薄膜の固相結晶化への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹本和幸, 森井健太, 堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都、早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] ボトムゲート電極を有したYSZゲート絶縁膜上へ固相結晶化Si薄膜の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森井健太、竹本和幸、堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都、早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] H_2O_2溶液をバブリングしたオゾンガスとシリコーンオイルを用いて堆積した酸化Si薄膜の膜質特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻埜太一,谷口勇太,堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] H_2O_2溶液をバブリングしたオゾンガスとシリコーンオイルを用いた酸化Si薄膜の堆積反応の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷口勇太、辻埜太一、堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] H_2O_2溶液をバブリングしたオゾンガスとシリコーンオイルを用いた酸化Si薄膜の堆積反応の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷口勇太、辻埜太一、堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都、早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] H_2O_2溶液をバブリングしたオゾンガスとシリコーンオイルを用いて堆積した酸化Si薄膜の膜質特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻埜太一, 谷口勇太, 堀田將
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都、早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] YSZ層上a-Si薄膜の固相結晶化におけるプレアニール時間とインキュベーション時間との関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹本和幸、森井健太、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会
  • 発表場所: アバンティ9階、響都ホール、京都市
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] YSZ層上a-Si薄膜の固相結晶化におけるプレアニール時間とインキュベーション時間との関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹本和幸、森井健太、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会「新しいデバイス材料」
  • 発表場所: 京都市、アバンティ9階、響都ホール(龍谷大)
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] オゾンとシリコーンオイルを用いた酸化Si薄膜堆積におけるH_2O_2溶液バブリングの効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷口勇太、辻埜太一、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会
  • 発表場所: アバンティ9階、響都ホール、京都市
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] SRO/Tiボトムゲート電極上のYSZゲート絶縁膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森井健太、竹本和幸、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会
  • 発表場所: アバンティ9階、響都ホール、京都市
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] SRO/Tiボトムゲート電極上のYSZゲート絶縁膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森井健太、竹本和幸、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会「新しいデバイス材料」
  • 発表場所: 京都市、アバンティ9階、響都ホール(龍谷大)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] オゾンとシリコーンオイルを用いた酸化Si薄膜堆積におけるH_2O_2溶液バブリングの効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷口勇太、辻埜太一、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第8回研究集会「新しいデバイス材料」
  • 発表場所: 京都市、アバンティ9階、響都ホール(龍谷大)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] 結晶化誘発層イットリア安定化ジルコニアを用いた低温結晶化シリコン薄膜作製における堆積前基板加熱によるSi結晶化の効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹本和幸森井健太堀田將
  • 学会等名: 平成23年度電気関係学北陸支部連合大会
  • 発表場所: 福井大学文京キャンパス、福井市
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 結晶化誘発層イットリア安定化ジルコニアを用いた低温結晶化シリコン薄膜作製における堆積前基板加熱によるSi結晶化の効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹本和幸, 森井健太, 堀田將
  • 学会等名: 平成23年度電気関係学北陸支部連合大会
  • 発表場所: 福井市、福井大学文京キャンパス
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] オゾンガスのH_2O、H_2O_2溶液バブリングによるシリコーンオイル酸化Si膜の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷口勇太、辻埜太一、堀田將
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス、山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] オゾンガスのH_2O、H_2O_2溶液バブリングによるシリコーンオイル酸化Si膜の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷口勇太、辻埜太一、堀田將
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市、山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Si-TFT用SRO/Tiボトムゲート電極とYSZゲート絶縁膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森井健太、竹本和幸、堀田將
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス、山形市
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Si-TFT用SRO/Tiボトムゲート電極とYSZゲート絶縁膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森井健太、竹本和幸、堀田將
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市、山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Passivation Effect of F+Y Monolayer on Yttria-stabilized Zirconia(YSZ) Layers of LTPS (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Horita
  • 学会等名: 16th International Display Workshops(IDW' 10)
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center, Fukuoka
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Passivation Effect of F+Y Monolayer on Yttria-stabilized Zirconia (YSZ) Layers of UPS (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Horita
  • 学会等名: Proc.of the 16th International Display Workshops(IDW 10)
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center, Fukuoka, Japan ?
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] 非晶質Si薄膜の固相結晶化に及ぼすイットリア安定化ジルコニア(YSZ)の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀田將、赤堀達矢
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第7回研究集会
  • 発表場所: なら100年会館、奈良市。
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] 非晶質Si薄膜の固相結晶化に及ぼすイットリア安定化ジル4ア(Ysz)の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀田將、赤堀達矢
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第7回研究集会「薄膜デバイスの理解と解析」
  • 発表場所: 奈良市、なら100年会館
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] YSZ層上の直接体積Si薄膜の低温結晶化におけるF+Y単分子層のパッシベイション効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀田將
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス、長崎市
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Ysz層上の直接堆積Si薄膜の低温結晶化におけるF+Y単分子層のパッシベイション効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀田將
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市、長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] イットリア安定化ジルコニア(YSZ)による非晶質Si薄膜の固相結晶化への効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤堀達矢,堀田將
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(湘南キャンパス)、神奈川県
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] イットリア安定化ジルコニア(YSZ)による非晶質Si薄膜の固相結晶化への効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤堀達矢、堀田將
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市、東海大学平塚キャンパス
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Low-temperature Growth of Crystallized Si Film on Yttria-Stabilized Zirconia Stimulation Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hana, T. Akahori and S. Horita
  • 学会等名: 15th International Display Workshops
  • 発表場所: World Convention Center Summit, Miyazaki
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Low-temperature Growth of Crystallized Si Film on Yttria-Stabilized Zirconia Stimulation Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: スクリーン・ハナ, 赤堀達矢, 堀田將
  • 学会等名: 15th International Display Workshops(IDW'08)
  • 発表場所: 宮崎市、シーガイア
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] 固相成長法による結晶化誘発YSZ層上の非晶質Si薄膜の結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤堀達矢、スクリーン・ハナ、杉田恵美、堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第6回研究集会
  • 発表場所: 京都市、龍谷大学大宮学舎
  • 年月日: 2009-11-03
• [学会発表] Crystalline Properties of the Low-temperature Polycrystalline Silicon Film on Glass Substrate Deposited by Yttria-Stabilized Zirconia Stimulation Layer Method (2009)
  • 著者名/発表者名: スクリーン・ハナ, 赤堀達矢, 堀田將
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第6回研究集会
  • 発表場所: 京都市、龍谷大学大宮学舎
  • 年月日: 2009-11-03
• [学会発表] 固相成長による結晶化誘発YSZ層上の非晶質Si薄膜の結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤堀達矢, SUKREEN Hana,堀田將
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス、富山市
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Relation of YSZ stimulation layer crystalline quality with the low-temperature crystallization of the Si film (2009)
  • 著者名/発表者名: Hana SUKREEN and Susumu HORITA
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス、富山市
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Relation of YSZ stimulation layer crystalline quality with the low-temperature crystallization of the Si film (2009)
  • 著者名/発表者名: スクリーン・ハナ, 堀田將
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市、富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 固相成長による結晶化誘発YSZ層上の非晶質Si薄膜の結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤堀達矢、スクリーン・ハナ、堀田將
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市、富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Lowtemperature Fabrication of a Crystallized Si Film Deposited on a Glass Substrate using an Yttria stabilized Zirconia Seed Layer (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hana and S. Horita
  • 学会等名: Material Research Society(MRS) Spring Meeting
  • 発表場所: San San Francisco, U. S. A.
  • 年月日: 2009-04-14
• [備考]
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/handoutai/horita-lab/horita.html
• [備考]
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/handoutai/horita-lab/horita.html