熱プラズマジェットの半導体プロセスへの導入とデバイス応用

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前年度までに実験・開発を行ってきた熱プラズマジェット熱処理技術によるSi膜の結晶化、ドーパントの活性化技術を組み合わせてトップゲート型TFTの作製を行った。本技術の特徴として、熱プラズマジェット照射によりソース・ドレイン領域の活性化とチャネル部の結晶化を同時に行うといった点が上げられる。作製されたTFTは良好なTFT特性を示し、処理温度・処理時間の増大に伴い向上し、最大電界降下移動度は75cm^2/Vsに達した。更に、TFTのバラつき特性を評価するために6×3mmの範囲に50個のTFTを作製したところ、バラつきはそれぞれ移動度4.4%以下、閾値1.1%以下と非常に低い値を示した。以上のことから熱プラズマジェットによる急速熱処理技術により移動度10cm^2/Vsを超える均一なTFT作製が可能であることを実証し、有機ELディスプレイ等への応用可能性を示した。また、熱プラズマジェット熱処理技術は高温の熱源を対象物に直接接触させる技術であるため、レーザ等とは異なり対象物を選ばず熱処理が可能である。この特性を利用して、熱プラズマジェットをアモルファスGeに照射を行い結晶化に成功した。このときGe膜は不純物添加していないにもかかわらず伝導型はP型であり3.5-4.6×10^<18>cm^<-3>と非常に高いキャリア密度を示し、移動度は最大で119cm^2/Vsに達した。よって熱プラズアジェット急速熱処理技術が高結晶性P型Ge薄膜形成に有効であることを示し、新たな応用分野があることを示した。