Last Updated 2003,5/06
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図１ 研究の背景 |
| 解説 安価なガラス基板（石英の様に高融点のガラスではなく、600度ぐらいで 曲がるような安いガラス）やプラスチック上に、高精細かつ大画面のフラット パネルディスプレイを多機能で作製するためには、低温で高品質の薄膜トラ ンジスタ（TFT）の作製が必要である。その作製のキーとなる１つがゲート 絶縁膜、特にSi酸化（SiO2）膜の形成である。低温形成ということから、従 来プラズマを用いた堆積法が主に用いられてきたが、プラズマダメージや堆 積した表面がSiO2との界面になることから、Siとの界面特性が良くなかった。 |
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| 図２
加湿オゾン法によるSi酸化膜作製の提案 |
| 解説 プラズマを用いず、低温形成で、かつSi膜内部にSiO2との界面を作る という観点から、オゾンガスによる酸化が注目されている。しかし、オゾン酸 化では、形成速度が1時間でも3nmと遅く、TFTで必要となる30nm以上にはと ても使えない。そこで、界面特性を重視して、界面を形成速度が遅いがオゾン酸化膜 を、残りの厚い部分をプラズマCVD膜を用いた2層構造を採用している所があ る。これに対して本研究室では、オゾンガスを単に水に通し、そのバブリン グさせたガスを用いるだけで、250度の低温で1時間に10nmの高速形成が可能 な加湿オゾン酸化法を見い出した。 |
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| 図３
加湿オゾン法による形成酸化膜の酸化温度依存性
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| 解説
赤四角、青三角がそれぞれ250、500度の加湿オゾンによる酸化速度を示 し、参考として480度のドライオゾン酸化のものを黒四角で示している。本 測定は、エリプソメトリ法により、酸化膜の屈折率を、1.46と仮定して行っ ている。図から分かるように、加湿オゾンのものは通常のドライのものに 比べて、酸化速度が約5倍以上速いことが分かる。また、加湿オゾンのもの は、60分以上酸化を行っても、酸化時間に対して酸化膜厚が線形の関係で成 長していることもわかる。さらに、500度のものよりも250度と低温の方がよ り長く酸化速度が飽和する傾向が見られない。 |
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| 図4 加
湿オゾン酸化膜の電気的特性 |
| 解説
図では、酸化温度を250度90分、500度180分及び250度15分のCーV特性及び 電流密度ー電界特性を示している。図から、250度のものは、酸化時間が長 くなると電気的特性が悪くなるが、500度のものは、比較的良好な特性で 維持していることが分かる。 |
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| 図5 加
湿オゾン酸化膜をゲートに用いたTFT特性 |
| 解説
本TFTでは、加湿オゾンで500度30分＋250度90分で処理して形成した厚さ約15nmの 酸化膜を用いた。温度が2段階の酸化を行ったのは、500度で良好な界面特性を、 250度で厚い膜厚を得るためである。図から、加湿オゾン酸化膜で良好なTFT 特性が得られていることが分かる。このことから、加湿オゾン酸化膜は、TFTの ゲート酸化膜として適応できることが明らかとなった。 |
