レーザアニールによるSi薄膜の溶融、結晶化過程の実時間観測

概要

論文の詳細を見る
薄膜トランジスタ用poly-Si膜の低温形成技術として、溶融-凝固相転移を伴うエキシマレーザアニール結晶化方法が用いられている。得られるpoly-Si膜の結晶性は、アニールによる温度履歴、溶融/凝固Siの相の境界状態に強く依存する。レーザアニール結晶化のメカニズムを明らかにすることを目的として、カリフォルニア大学バークレイ校と日立との共同研究により、結晶過程のIn-situ測定を行った。輻射熱の実時間計測により、溶融-凝固相転移の温度履歴を測定した。同時に、診断用レーザプローブとSi電気伝導率の変化により、溶融-凝固相転移とその界面の動きを観測した。この結果、光吸収-溶融-温度上昇-急速冷却-過冷却状態-結晶核発生-潜熱放出-結晶成長が約100nsの短い時間内に起こることを確認した。この履歴は、レーザフルーエンス、Siの溶融深さ、プリカーサSiの膜質に依存して変化した。さらにSiのラテラル方向の結晶化速度は、約7m/sと超高速であることがわかった。
社団法人電子情報通信学会の論文
2002-04-09