研究課題
本研究は、金属ナノインプリントによる結晶シーディングを用いた大粒経のシリコン単一結晶育成技術を、産業用途を目指してレーザー照射溶融による再結晶化へと発展させ、結晶方位も制御した高品質の単結晶シリコン薄膜を非晶質基板上に生成する技術を創造することを目的としている。・ナノインプリント・シーディングしたシリコン薄膜種結晶からエキシマレーザー照射溶融再結晶化成長させることで単結晶粒の成長は可能であることを実証した。・金属誘起横方向固相結晶化との併用で、基板面内回転方向の結晶方位も揃えられることを示した。・紫外線照射型ナノインプリントリソグラフィーにより薄膜をナノワイヤー状にした構造に金属誘起固相結晶化法を適用することで、単結晶シリコンナノワイヤーを形成できることを示した。・レーザーアニールによって形成したガラス基板上に、単結晶シリコントランジスタと同等の電流駆動力をもつ薄膜トランジスタを作製できることを示した。・薄膜トランジスタの特性バラツキを抑制するには、結晶粒界を完全に排除することが有効であることを実証した。排除できない場合には、結晶粒界の電位障壁をできるだけ小さくすることが有用であることを、水素化処理などの方法を併用して示した。・薄膜トランジスタを応用した回路の動作を制限する可能性のあるトランジスタの自己発熱による温度上昇を、トランジスタ特性から測定する方法によって調査した。その結果、ガラス基板上の薄膜トランジスタの熱抵抗は、絶縁膜上のシリコン単結晶基板(シリコン・オン・インシュレータ)基板に比べても数十倍の大きさをもち、通常の動作環境においても容易に100度を超える温度上昇に至ることがわかった。また、基板方向への熱の流れはほとんど無く、ゲート方向への放熱構造が重要であると提言した。
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