ガラス上に於けるSiGe局所結晶の低温方位制御とデバイス応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360169
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 宮尾 正信 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (60315132)
• 研究分担者: 権丈 淳 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (20037899) ; 佐道 泰造 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (20274491)
• キーワード: 電子デバイス・機器 / 集積回路 / ディスプレイ / シリコン / 結晶成長

研究概要

トランジスタの能動領域は直径数μm以下である。従ってガラス上の局所領域(直径:数μm程度)に結晶方位の制御されたSiGe半導体を低温度(500℃以下)で形成できれば、ガラス上で集積回路が実現する。即ち、システムインデイスプレーが可能となる。
結晶成長の種となる結晶核は非晶質SiGe内部に於いては三次元的に、又、非晶質SiGe/ガラス界面に於いては二次元的に発生する。前者は等方媒質中の現象であるから、結晶核はランダムな方向を向く。後者は異種媒質(SiGe、ガラス)に挟まれた遷移領域の現象であるから、結晶核の向きを規定する要因が発生する。即ち、非晶質SiGe内部の核発生を完全に抑制し、二次元な界面核のみを優先発生する事が結晶方位を制御する鍵となる。
本年度は、SiGe分子線エピタキシャル装置を駆使し、SiGe多層構造(SiGe/Ge/SiGe/ガラス,SiGe/Ge/ガラス,SiO_2/Ge/SiGe/ガラス)の固相成長を系統的に検討した。その結果、結晶核を低温度で発生するGe薄膜を非晶質SiGe内部に局在導入すれば核が三次元に発生するのに対し、Ge薄膜を絶縁膜と接して局在導入すれば、界面核が二次元に発生する事を明らかにした。
さらに、核発生に与える諸要因を解明し、核発生プロセスの単一化(界面核の優先発生)には、臨界膜厚以上のGe薄膜をSiGe/ガラス界面に挿入する必要がある事を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.kanno 他: "Ge-fraction-dependent metal-induced lateral crystallization of amorphous-Si_<1-x>Ge_x(0≦x≦1)on SiO_2"Appl.Phys.Lett.. 82(13). 2148-2150 (2003)
• [文献書誌] H.kanno 他: "Metal-Induced Solid-Phase Crystallization of Amorphous SiGe Films on Insulator"Jpn.J.Appl.Phys.. 42(4B). 1933-1936 (2003)
• [文献書誌] H.kanno 他: "Metal-Induced Low-Temperature Crystallization of Amorphous SiGe on Insulating Films"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 744. 55-60 (2003)
• [文献書誌] I.Tsunoda 他: "Low-temperature Formation of Poly-SiGe on SiO_2 by Ion-Beam Stimulated Solid-Phase Crystallization"Digest of Technical Papers AM-LCD.. 29-32 (2003)
• [文献書誌] T.Sadoh 他: "Ge-dependent Morphological Change in Poly-SiGe Formed by Ni-mediated Crystallization"Applied Surface Science. 224(1-4). 227-230 (2004)
• [文献書誌] I.Tsunoda 他: "Enhanced Crystal nucleation in a-SiGe/SiO_2 by Ion-irradiation Assisted Annealing"Applied Surface Science. 224(1-4). 231-234 (2004)