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レーザによるシリコン結晶成長方法 新技術説明会

国内特許コード P08P006367
掲載日 2008年11月7日
出願番号 特願2007-111227
公開番号 特開2008-270510
登録番号 特許第5339322号
出願日 平成19年4月20日(2007.4.20)
公開日 平成20年11月6日(2008.11.6)
登録日 平成25年8月16日(2013.8.16)
発明者
  • 河本 直哉
  • 三好 正毅
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 レーザによるシリコン結晶成長方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】 非晶質シリコンまたは多結晶シリコンにレーザ光を照射してシリコン結晶を成長させるシリコン結晶成長方法及び装置において、紫外光レーザ照射及び可視光レーザ照射の欠点を相補的に補い合い、従来より低い温度でシリコン結晶を成長させる。
【解決手段】 非晶質シリコンまたは多結晶シリコンにレーザ光を照射してシリコン結晶を成長させるシリコン結晶成長方法であって、前記レーザ光は、紫外領域の波長を有する第1パルスレーザと、可視領域の波長を有する第2パルスレーザとからなり、前記第1パルスレーザ及び前記第2パルスレーザを、異なるタイミングで照射することを特徴とするシリコン結晶成長方法。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要

液晶ディスプレイにおける画素のスイッチング等に用いられる薄膜トランジスタには、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)が用いられてきた。図6は、液晶ディスプレイにおける薄膜トランジスタを表す図である。近年、薄膜トランジスタの材料として、非晶質シリコンより電子移動度やスイッチング特性の高い、多結晶シリコン(ポリシリコン)を用いられるようになってきた。多結晶シリコンを用いることでトランジスタを小さくすることができ、液晶ディスプレイの小型化や低消費電力化を図ることができる。多結晶シリコンを採用することにより、従来は外付けであったディスプレイを駆動するための回路をディスプレイ中に作り込むことが可能になるなど、ディスプレイの小型軽量化、低価格化を図る事が可能となる。良質な多結晶シリコンを生成するには、多結晶シリコンにレーザ光を照射してレーザアニールを行い、結晶成長を促進させる必要がある。通常は紫外光レーザにより結晶を成長させるのであるが、紫外光レーザは結晶粒界部分だけでなく、すでに結晶になった部分にも吸収されてしまう。したがって、吸収熱量が高くなり、特に液晶用の薄膜トランジスタなどの製造の際には、発熱により周囲に悪影響を及ぼす。特に現在、ディスプレイの低価格化、及び軽量化の観点から望まれているプラスティック基板上に多結晶シリコンの薄膜トランジスタを製造するのは困難であった。したがって、より発熱量の少ない多結晶シリコンの結晶成長方法が望まれている。


従来技術としては、特許文献1及び2がある。
特許文献1には、可視光及び紫外光のレーザを用いて、アモルファスシリコンの溶融多結晶化を行う技術が記載されている。しかしながら、特許文献1は可視光パルスレーザ及び紫外光パルスレーザを同時に照射するものであり、多結晶シリコンの結晶成長の低温化については全く考慮されていない。
特許文献2には、異なる波長のレーザ光を異なるタイミングで照射するアニーリングが記載されている。しかしながら、アニーリングの目的が多結晶シリコンの結晶成長ではなく、それに伴い波長も異なっている。また、多結晶シリコンの結晶成長の低温化についても全く考慮されていない。

【特許文献1】特開2000-12484号公報

【特許文献2】特開昭56-29323号公報

産業上の利用分野

本発明は、多結晶シリコンにレーザ光を照射してシリコン結晶を成長させるシリコン結晶成長方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
多結晶シリコンにレーザ光を照射してシリコン結晶を成長させるシリコン結晶成長方法であって、前記レーザ光は、紫外領域の波長を有する第1パルスレーザと、可視領域の波長を有する第2パルスレーザとからなり、前記第2パルスレーザ光は、第1パルスレーザ光照射の前後に当該第1パルスレーザ光照射とは異なるタイミングで照射されて、結晶粒界のみを選択的に加熱することを特徴とするシリコン結晶成長方法。

【請求項2】
前記多結晶シリコンは、非晶質シリコンに紫外光レーザを照射して生成されたものである、請求項1記載のシリコン結晶成長方法。

【請求項3】
前記第1パルスレーザ及び前記第2パルスレーザ間の照射タイミングの間隔は、前記第1パルスレーザまたは前記第2パルスレーザの半値全幅におけるパルス幅以上の間隔をおいて照射することを特徴とする請求項1又は2いずれか記載のシリコン結晶成長方法。

【請求項4】
前記レーザ光の照射を複数回繰り返し行う請求項1乃至3のいずれか記載のシリコン結晶成長方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007111227thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
山口TLOは平成11年11月に山口大学の教官50名の出資により設立された、リエゾン一体型のTLO活動会社です。山口大学を主とし、山口県内の大学・高専の研究成果をご紹介致します。特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


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