レーザアニールによるSi薄膜溶融，結晶化過程の実時間観測と結晶の高品質化

摘要

Si膜の結晶性は，溶融Siの温度と溶融/凝固Siの速度に依存することがわかった。 エキシマレーザ結晶化では，光吸収-温度上昇-溶融-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り，過冷却度は約200Kと低いことがわかった。 また結晶化速度は，深さ方向で約3m/s,横方向は約7m/sと高速であることを確認した。 これらの知見に基づき，パルス変調固体レーザアニールによって結晶化時間を制御する結晶成長技術，SELAX（Selectively Enlarging LAser X'tallization），を提案した。 これにより，粒径5μm以上で，方向性の揃った高品質Si薄膜を得た。 このSi薄膜をチャネルに採用したTFTは，電界効果移動度の平均値が460cm~2/Vsと高い特性を示した。 この技術は，次世代のシステム·イン·ディスプレイ実現のため，有用であると期待できる。