JAIST Repository: cat-CVD poly-Si膜の結晶構造とキャリア移動高速化の研究
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(2) 多結晶シリコン膜の結晶構造と キャリア移動高速化の研究. cat-CVD. 部家 彰. (松村研究室). はじめに 現在、液晶ディスプレイの各画素のスイッチングのための薄膜トランジスタ（ TFT ）に は非晶質シリコン（ a-Si ）が用いられているが、移動度の大きい多結晶シリコン（ poly-Si ） を a-Si と同程度の低温で形成できれば、ディスプレイの高性能化が期待できる。cat-CVD 法は加熱した触媒体線（ W ）による原料ガス（ SiH4 、H2 ）の接触分解反応により、400 ℃ 以下の低温で poly-Si 膜の作製が可能な方法である。本研究では透過型電子顕微鏡（TEM ） を用いて cat-CVD poly-Si 膜の結晶構造を調べるとともに、結晶構造を制御することによ りキャリア移動の高速化を計ることを目的としている。 2. 実験手法 結晶構造を制御する手法として図 1 の挿入図に示すように堆積時の基板温度を初期状 態と後の定常状態の 2 段階に変化させる「 2 段階堆積法」を用いて poly-Si 膜を作製し、 結晶構造の変化を評価した。poly-Si 膜のその他の作製条件は SiH4 流量 1sccm 、H2 流量 30sccm 、触媒体温度 1700 ℃、ガス圧 1.2mTorr 、総堆積時間 100 分である。 3. 結果と考察 cat-CVD poly-Si 膜の断面 TEM 像を図 2 に示す。結晶粒が基板界面から直接コラム状 に成長しており、堆積初期膜の状態が後の結晶構造に大きく影響していることが分かる。 初期基板温度と X 線回折パターンから Scherrer の式を用いて算出した結晶粒径との関係 を図 1 に示す。初期基板温度が低いほど、結晶粒径が増加している。これは初期基板温度 が低いと結晶核発生密度が低下し、その後、結晶粒が最近接結晶粒と接するまで成長した ためであると考えられる。 4. まとめ 2 段階堆積法は poly-Si 膜の結晶構造の制御が可能であり、初期基板温度を低くするこ とで、結晶粒径を増大させ、移動度を向上させる手法として期待される。 1.. 図１ 初期基板温度と結晶粒径. keywords. 図２ cat-CVD. cat-CVD 、poly-Si 、TEM 、Grain Size. Copyright c 1997 by Akira Heya. poly-Si. の断面 TEM 像.
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