パルス変調CWレーザ結晶化(SELAX)法による高移動度低温ポリSi-TFT(有機ELとTFT(シリコン、化合物、有機)及びディスプレイ技術)

概要

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パルス変調CWレーザ(LD-pumped Nd:YVO_4 SHG λ=532nm)を用いた新しい結晶化法を開発したので報告する。本結晶化法は連続したレーザ照射を時間的・空間的にパルス変調することにより、poly-Siの面内歪を適宜緩和しながら繰り返し照射することを特徴とする。これにより従来の連続照射では得られない、横方向に大きく成長した矩形結晶粒(平均結晶サイズ4μm×0.5μm)からなる均質なpoly-Si膜を得ることができる。結晶構造は主として基板面方位{110}と成長面{111}を持ち、粒界部はほとんど平坦である。粒界部のトラップ準位密度は、従来の典型的なエキシマレーザ結晶化法によるpoly・Siのそれに比べむしろ多いが、結晶粒の平均サイズが向上したことによりトラップ準位の平均体積密度が低くなったためポテンシャルバリア高さが低下していることがわかった。本技術を用いて試作したTFT(W/L=4μm/2-4μm, t_<ox>=100nm, t_<Si>=50nm)において、電界効果移動度480 cm^2/Vs (n-ch.)、130cm^2/Vs (p-ch.)、およびS値0.2 V/dec (n-ch.とp-ch.)と従来TFTを大幅に上回る性能を実現した。
社団法人電子情報通信学会の論文
2003-04-07