絶縁基板上Si薄膜の3次元結晶配向制御とTFT応用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19360152
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 伊藤 隆司 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20374952)
• 研究分担者: 小谷 光司 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20250699) ; 黒木 伸一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70400281)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 電子デバイス

研究概要

石英基板に堆積した非晶質Si膜の界面をSiO_2膜で規制した3次元配向制御結晶化を提案した。SiO_2膜の側壁と基板面で規制して結晶化させたSi膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)により, 電子移動度を従来構造TFTと比較して42%向上させることに成功した。さらに, SiO_2カバー膜を用い上面と基板面で規制し, CWレーザで結晶成長方向を〈110〉とした結晶配向制御結晶化により,(100)優先配向, 表面平坦性の改善およびバルクSiに匹敵するSiTFTの実効電子移動度を実現し, 本提案の有用性を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of Drivability Enhancement Factors in Nanograting Metal-Oxide-Semiconductor Field- Effect Transistors (2008)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 3046-3049 ページ: 3046-3049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Continuous-Wave Laser Crystallized Polycrystalline Silicon Films with Large Tensile Strain (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys 47 ページ: 3081-3085
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallinity and Internal Strain of One-Dimensionally Long Si Grains by CW Laser Lateral Crystallization (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 雑誌名: ECS Transactions 16 ページ: 145-151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlargement of Crystal Grains in Thin Silicon Films by Continuous-Wave Laser Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 2501-2504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of Nano-Grating N-Channel MOSFETs for Improved Current Drivability (2007)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 雑誌名: IEICE TRANS. ELECTRON E90-C ページ: 1830-1836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advantages of Nano-Grating Si Substrates in CMOS-FET Characteristics (2007)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 雑誌名: ECS Transactions 11 ページ: 467-472
  • 査読あり
• [学会発表] CLC poly-Si TFTのキャリア輸送メカニズムの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井俊太朗、黒木伸一郎, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 第69回応用物理学会 学術講演会
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] CWレーザ多重回照射によるシリコン薄膜の(100)結晶は配向性向上 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩田英範, 藤井俊太朗、黒木伸一郎, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 第56回応用物理学会関係連合講演会
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] Cap SiO2薄膜によるラテラル結晶化Poly-Si薄膜のラフネス低減 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井俊太朗、黒木伸一郎, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 第56回応用物理学会関係連合講演会
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] エタノール添加スラリーを用いたCWレーザ結晶化Si薄膜のCMP (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒木伸一郎, 沼田雅之, 藤井俊太朗, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会 第5回研究集会
  • 年月日: 2008-10-31
• [学会発表] Research on Poly-Si TFTs with One-dimensionally long grains formed by CW laser lateral crystallization (2008)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: SOIM-GCOE08
  • 年月日: 2008-10-16
• [学会発表] Research on High Performance Poly-Si TFTs with One-dimensionally long grain and reduced surface roughness (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: SOIM-GCOE08
  • 年月日: 2008-10-16
• [学会発表] Crystallinity and Internal Strain of One-Dimensionally Long Si Grains by CW Laser Lateral Crystalli- zation (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, andT. Ito
  • 学会等名: 214^<th>ECS Meeting
  • 年月日: 2008-10-13
• [学会発表] エタノール添加スラリーを用いたCMPによるCWレーザ結晶化Si薄膜の平坦化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 沼田雅之, 藤井俊太朗、黒木伸一郎, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 電子情報通信学会SDM研 究会
  • 年月日: 2008-10-09
• [学会発表] Carrier Transport Mechanism in Poly-Si TFTs with One-Dimensionaly Long Grains (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: The 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 年月日: 2008-09-13
• [学会発表] Roughness Reduction Technique for High Performance Poly-Si TFTs by CW Laser Lateral Crystallization with Cap SiO_2 Thin Films (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: The 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 年月日: 2008-09-12
• [学会発表] Research on High-performance Nano-grating Si TFTs (2007)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: The 1st Inter- national Symposium on Information Electronics Systems
  • 年月日: 2007-11-27
• [学会発表] 連続波グリーンレーザ再結晶化Si薄膜における結晶性と歪み (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒木伸一郎, 藤井俊太朗, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第4回研究集会
  • 年月日: 2007-11-02
• [学会発表] Advantages of Nano-Grating Si Substrates in CMOS-FET Characteristics (2007)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: 212th ECS Meeting
  • 年月日: 2007-10-12
• [学会発表] Lateral Recrystallized Si Thin Films with Large Tensile Strain for High Performance Thin Film Transistors (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] The Drivability Enhancement Mechanisms in Nano-grating MOSFETs (2007)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Zhu, S. Kuroki, K. Kotani, and T. Ito
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] 連続波レーザ結晶化Si薄膜のCMP研磨特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 沼田雅之, 藤井俊太朗、黒木伸一郎, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2007-09-04
• [学会発表] ラテラル結晶化Si薄膜におけるイオンチャネリング効果と固相 結晶化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤井俊太朗、黒木伸一郎, 小谷光司, 伊藤隆司
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2007-09-04
• [産業財産権] 半導体薄膜の製造方法 (2009)
  • 発明者名: 伊藤隆司
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-78991
  • 出願年月日: 2009-03-27
• [産業財産権] 薄膜トランジスタの製造方法 (2008)
  • 発明者名: 伊藤隆司
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2008-154781
  • 出願年月日: 2008-06-13
• [産業財産権] シリコン酸化膜の堆積方法 (2007)
  • 発明者名: 伊藤隆司, 黒木伸一郎
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2007-293064
  • 出願年月日: 2007-11-12
• [産業財産権] 薄膜トランジスタ及びその製造方法 (2007)
  • 発明者名: 伊藤隆司
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2007-191515
  • 出願年月日: 2007-08-17