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超精密制御スパッタリング・CVD融合成膜を駆使した高品質多結晶SiTFTプロセス

充分利用超精密控制溅射和CVD熔融沉积的高质量多晶SiTFT工艺

基本信息

批准号：
08650362
负责人：
丁剛洙
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650362/
关键词：
多結晶シリコンプラズマ CVD スパッタリング低エネルギイオン原子状水素 TFT LCD

项目摘要

近年、多結晶シリコン薄膜を用いたTFTデバイスは、液晶ディスプレイ(LCD)やイメージセンサを駆動するドライバ素子として、その応用範囲が広く、また、大口径液晶ディスプレイの高精細化においても、多結晶シリコンを用いたTFT素子は必須となる。本研究の目的は、低温でしかも高品質な多結晶シリコン薄膜を、低エネルギイオン照射プロセス技術を駆使して形成するところにある。現在、高品質な多結晶シリコン薄膜を形成するためには、その形成温度が600℃と高いため、安価なガラス基板上への作製が困難とされている。そこで、我々は、熱エネルギの不足を低エネルギのイオン照射によって補うとともに、成長薄膜表面の活性化を行い、300℃という低温で、高品質な多結晶シリコン薄膜の形成を試みた。低エネルギイオン照射プロセスによって、スパッタリング及びCVD成膜のいずれの成膜プロセスにおいても、300℃の低温において、シリコン酸化膜上の多結晶シリコン薄膜の形成を行い、RED及びXRD評価結果から、成長した薄膜表面層において良好な結晶性が確認された。また、成長した薄膜結晶層の最大粒径は膜厚〜1000Aに対して、スパッタリング成膜では〜200A、CVD成膜においては〜500Aと比較的大きな粒子径が得られた。また、スパッタリング成膜で得られた薄膜結晶層の電気的特性評価から成長薄膜〜3000Aにおいて、ホール移動度μ_Hは水素濃度30%で最大約5cm/v・secの値が得られ、また、活性キャリア不純物濃度は〜1x10^<18>cm^<-3>でターゲットの不純物濃度(As :〜1x10^<19>cm^<-3>)に対して、キャリアの活性化率は約5〜10%であった。このように、低温で結晶性に優れた薄膜の形成の実現には、原子状水素の効果による核形成の制御及び結晶成長の促進、さらには、それを助長する低エネルギイオンの照射によるイオンアシストの効果が大きな役割果たしていることが実験的に明らかとなった。これらの成果は低温多結晶シリコンTFTプロセス技術に十分適用可能であるものと考えられる。

In recent years, TFT elements for multi-crystalline thin film applications, liquid crystal display (LCD) and other applications, such as large-aperture liquid crystal display and high-definition TFT elements for multi-crystalline thin film applications, have become necessary. The purpose of this study is to improve the quality of polycrystalline silicon films at low temperatures and low temperatures. At present, it is difficult to form high-quality polycrystalline thin films at temperatures up to 600℃ and high temperatures on substrates. For example, if the temperature is low, the temperature of the film is low, and the temperature of the film is low, the activation of the surface of the film is high. The formation of polycrystalline silicon thin film on the acidified film at low temperature of 300℃ was confirmed to have good crystallinity by RED and XRD. The maximum particle size of the crystalline layer of the thin film is ~ 1000A for film thickness,~ 200A for CVD film formation,~ 500 A for CVD film formation, and relatively large particle size. Evaluation of electrical characteristics of thin film crystalline layer obtained during film formation: Growth of thin film ~ 3000A, mobility μ_H, water concentration 30%~ 5 cm/v·sec, activity impurity concentration ~ 1x10^<18>cm^<-3>, impurity concentration (As : ~ 1x10 ^<19>cm^<-3>)~ 5 ~ 10%. The effect of atomic water on the formation of crystalline thin films and the promotion of crystal growth are discussed. The results of this research are very suitable for low temperature polycrystalline TFT technology.