多パルス照射エキシマレーザアニーリングにより形成したシリコン薄膜

摘要

ガラス基板，及び，石英基板上のアモルファスSi（a-Si）を低エネルギー密度，多パルス照射の条件でエキシマレーザアニーリング（Excimer Laser Annealing, ELA）を行った低温多結晶シリコン（polycrystalline-Silicon, poly-Si）薄膜に関し，結晶粒径が膜厚よりも大きくなる二次元結晶成長，及び，a-Siの下地SiN膜から溶融Si中に混入した水素がpoly-Si薄膜の応力緩和に与える効果について報告する．結晶粒径が増加するに従い，すなわち，二次元結晶成長が進行するに従いpoly-Si薄膜の引張応力が減少することを明らかにしており，この二次元結晶成長と引張応力緩和の関係に水素濃度が及ぼす効果について，下地SiN膜から溶融Siへの水素の定量供給実験により調べている．更に，結晶欠陥密度に対応する不対電子対密度と結晶粒径の関係も調べており，下地SiN膜の水素濃度が4.2, 8.2 at％のとき，結晶欠陥は結晶粒界に局在するのであるが，2.3 at％の場合はその位置は粒界に局在しないことを明らかにしている．最後に，低エネルギー密度領域での再結晶化モデルについて議論している．本モデルは二次元結晶成長が臨界エネルギー密度，臨界パルス数で急激に生じるという実験結果をもとに構築しており，水素濃度と二次元結晶成長に関して得られている結果と整合性がとれていることを示す.