| 執筆者一覧 |
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| 浦岡行治 | 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 助教授 |
| 古田守 | 高知工科大学 総合研究所 助教授 |
| 平尾孝 | 高知工科大学 総合研究所 教授 |
| 村田和俊 | 三井造船(株) 技術本部 玉野技術開発センター 主管研究員 |
| 木村誠二 | 電気通信大学 機器分析センター 研究支援推進員 |
| 野崎眞次 | 電気通信大学 電子工学科 教授 |
| 芹川正 | 大阪大学 接合科学研究所 特任研究員 |
| 中田行彦 | 立命館アジア太平洋大学 大学院経営管理研究科 教授 |
| 清水耕作 | 日本大学 生産工学部 電気電子工学科 専任講師 |
| 井上聡 | セイコーエプソン(株) フロンティアデバイス研究所 研究所長 |
| 竹知和重 | 次世代モバイル用表示材料技術研究組合 研究部 主任研究員 |
| 和泉亮 | 九州工業大学 工学部 電気工学科 助教授 |
| 鮫島俊之 | 東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 教授 |
| 松尾直人 | 兵庫県立大学大学院 工学研究科物質系工学専攻 マテリアル物性部門 教授 |
| 部家彰 | 兵庫県立大学大学院 工学研究科物質系工学専攻 マテリアル物性部門 助手 |
| 河本直哉 | 山口大学 工学部 電気電子工学科 技官 |
| 波多野睦子 | (株)日立製作所 中央研究所 ULSI研究部 主管研究員 |
| 東清一郎 | 広島大学大学院 先端物質科学研究科 助教授 |
| 菅原祐太 | 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 |
| 冬木隆 | 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授 |
| 三村秋男 | (独)産業技術総合研究所 研究員 |
| 髙橋英治 | 日新電機(株) 技術開発研究所 プロセス研究センター ビーム・プラズマ応用第3グループ グループ長 |
| 安武潔 | 大阪大学 大学院工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 教授 |
| 渡部平司 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 教授 |
| 大参宏昌 | 大阪大学 大学院工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 助手 |
| 垣内弘章 | 大阪大学 大学院工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 助教授 |
| 菅野裕士 | 九州大学大学院 システム情報科学研究院 電子デバイス工学部門 学術研究員 |
| 宮尾正信 | 九州大学大学院 システム情報科学研究院 電子デバイス工学部門 教授 |
| 田中英樹 | セイコーエプソン(株) フロンティアデバイス研究所 主任 |
| 古沢昌宏 | セイコーエプソン(株) フロンティアデバイス研究所 グループリーダー |
| 下田達也 | セイコーエプソン(株) 研究開発本部 理事；フェロー (現：北陸先端科学技術大学院大学 ナノマテリアルテクノロジーセンター 教授) |
| 桐村浩哉 | 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 博士研究員 |
| 山下一郎 | 松下電器産業(株) 先端技術研究所 主幹研究員 |
| 神谷利夫 | 東京工業大学 応用セラミック研究所 助教授 |
| 野村研二 | (独)科学技術振興機構 ERATO-SORST 博士研究員 |
| 細野秀雄 | 東京工業大学 フロンティア創造共同研究センター 教授 |
| 木村睦 | 龍谷大学 理工学部 電子情報学科 助教授 |
| 住江伸吾 | (株)コベルコ科研 LEO事業本部 担当部長 |
| 松田景子 | (株)東レリサーチセンター 構造化学研究部 研究員 |
| 村木直樹 | (株)東レリサーチセンター 構造化学研究部 室長 |
| 野口隆 | 琉球大学 工学部 電気電子工学科 教授 |
| 構成および内容 |
|---|
| 序章 薄膜トランジスタの歴史（浦岡行治） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 薄膜トランジスタの歴史 |
| 3 | システムオンパネルとは |
| 4 | ポリシリコン薄膜トランジスタとは |
| 5 | 低温多結晶シリコン薄膜トランジスタの今後の展開 |
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| 〔第I編 プロセス・酸化〕 |
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| 第1章 | poly-Si TFTにおけるイオン注入技術（古田守、平尾孝） |
| 1 | poly-Si TFTにおけるイオン注入技術 |
| 2 | イオン注入による不純物の深さ分布 |
| 3 | 非質量分離型イオンドーピングによる不純物注入プロセス |
| 3.1 | イオンドーピング装置 |
| 3.2 | イオンドーピングによる生成イオン種とそのイオンビーム電流密度依存性 |
| 3.3 | 非質量分離注入における注入イオンのプロファイル |
| 3.4 | 注入イオンの活性化に与える同時注入水素の影響 |
| 3.5 | ドーパントと同時に注入される水素がTFT特性に与える影響 |
| 4 | 今後の展望 |
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| 第2章 | ALD成膜技術のLTPS-TFTへの適用（村田和俊） |
| 1 | ALD（Atomic Layer Deposition）とは |
| 2 | ALDの成膜原理と特徴 |
| 3 | ALD法による酸化物薄膜の形成 |
| 3.1 | Al2O3膜 |
| 3.2 | SiO2膜 |
| 4 | LTPS-TFTゲート絶縁膜への適用 |
| 5 | おわりに |
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| 第3章 | SiOナノ粉末の真空蒸着による高品位シリコン酸化膜の低温形成（木村誠二、野崎眞次） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 高純度SiOナノ粉末の特異性 |
| 3 | 真空蒸着法 |
| 3.1 | SiOナノ粉末を使うことによる利点 |
| 3.2 | 真空蒸着方法 |
| 4 | SiOx膜の形成と低温酸化 |
| 5 | SiOナノ粉末によるSiOx蒸着膜の構造 |
| 5.1 | FTIRスペクトル |
| 5.2 | XPSスペクトル |
| 6 | シリコン酸化膜の電気特性 |
| 6.1 | 絶縁性 |
| 6.2 | C-V特性 |
| 6.3 | 界面準位密度 |
| 7 | さらなる低温化および高品位化を目指して |
| 8 | まとめ |
|
| 第4章 | スパッタリング法によるゲートSiO2膜（芹川正） |
| 1 | はじめに |
| 2 | ゲートSiO2膜の形成 |
| 3 | poly-Si TFT特性 |
| 3.1 | 酸素-アルゴン混合効果 |
| 3.2 | 極薄ゲートSiO2膜 |
| 3.3 | 形成温度の低温化 |
| 4 | まとめ |
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| 第5章 | 低温酸化：光酸化とプラズマ酸化（中田行彦） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 次世代低温LTPS-TFT用ゲート絶縁膜 |
| 3 | 低温酸化技術 |
| 4 | 実験方法 |
| 5 | 光酸化 |
| 5.1 | 光酸化の特長 |
| 5.2 | 光酸化機構 |
| 5.2.1 | 光酸化速度 |
| 5.2.2 | 光酸化における酸素原子発生 |
| 5.3 | 光酸化膜の界面、膜特性 |
| 5.4 | 光酸化/PECVD積層膜の電気特性 |
| 6 | プラズマ酸化 |
| 6.1 | プラズマの要求仕様 |
| 6.2 | プラズマ酸化速度 |
| 6.3 | 希ガス希釈表面波プラズマの診断 |
| 6.4 | プラズマ酸化膜の膜特性 |
| 6.5 | プラズマ酸化/PECVD積層膜の電気特性 |
| 6.6 | 大型・角型マイクロ波表面波プラズマ装置 |
| 7 | まとめ |
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| 第6章 | 水素化処理技術（清水耕作） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 水素化の歴史 |
| 3 | 水素化の方法 |
| 3.1 | フォーミングガス法 |
| 3.2 | ホットワイヤ法 |
| 3.2.1 | 水素の拡散距離 |
| 3.2.2 | ドーピング膜に対する水素化処理と活性化 |
| 3.3 | 水素化条件の検討 |
| 3.3.1 | ガス流量依存性 |
| 3.3.2 | ガス圧依存性 |
| 3.3.3 | 基板加熱温度依存性 |
| 3.3.4 | 水素処理継続時間依存性 |
| 3.3.5 | 水素化処理時の表面温度について |
| 3.3.6 | 薄膜に入る水素量 |
| 3.3.7 | 結晶化率との関連 |
| 3.4 | デバイス特性 |
| 3.5 | FGAとの比較 |
| 4 | プラズマその他熱以外の分解を用いた方法 |
| 5 | 水素化の方法と今後の課題 |
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| 第7章 | SUFTLA™技術（井上聡） |
| 1 | はじめに |
| 2 | SUFTLA™技術の詳細 |
| 2.1 | 製造プロセス |
| 2.1.1 | TFT製造プロセス |
| 2.1.2 | SUFTLA™プロセス |
| 2.2 | 転写メカニズムと転写条件の最適化 |
| 2.2.1 | 転写メカニズム |
| 2.2.2 | 転写条件の最適化 |
| 2.3 | 転写前後におけるTFTや回路の特性 |
| 2.3.1 | 転写前後のTFT特性 |
| 2.3.2 | 転写前後のリングオシレータ回路 |
| 3 | SUFTLA™技術を応用したフレキシブル電子デバイス |
| 3.1 | TFT-LCD（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ） |
| 3.2 | TFT-OLED（Organic Light Emitting Display：有機ELディスプレイ） |
| 3.3 | TFT-EPD（Electro Phoretic Display：電気泳動ディスプレイ） |
| 3.4 | 指紋センサー |
| 3.5 | 非同期マイクロプロセッサー |
| 3.6 | SRAM |
| 4 | まとめ |
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| 第8章 | TFT転写プロセス（竹知和重） |
| 1 | 転写技術の背景 |
| 2 | 典型的な転写技術 |
| 3 | ガラスエッチング転写 |
| 3.1 | 転写プロセスフロー |
| 3.2 | ガラスエッチング |
| 3.2.1 | 噴流エッチング |
| 3.2.2 | スプレーエッチング |
| 3.3 | 転写法に適した接着剤 |
| 3.3.1 | 材料間の熱膨張係数による部材の反り |
| 3.3.2 | 構造力学計算による考察 |
| 3.4 | 転写TFT特性 |
| 4 | まとめ |
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| 第9章 | HWCVD（Cat-CVD）法によるシリコン窒化膜系薄膜の成膜技術（和泉亮） |
| 1 | はじめに |
| 2 | HWCVD法の原理と特徴 |
| 3 | 装置の概要 |
| 4 | シリコン窒化膜 |
| 5 | シリコン炭窒化膜 |
| 6 | まとめ |
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| 〔第II編 結晶化〕 |
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| 第1章 | レーザー結晶化（鮫島俊之） |
| 1 | はじめに |
| 2 | パルスレーザー短時間加熱とシリコン膜の結晶化 |
| 2.1 | パルスレーザー誘起溶融結晶化プロセス |
| 2.2 | 低温プロセス |
| 2.3 | 応力 |
| 2.4 | 電気的性質 |
| 2.5 | 大粒径レーザー結晶化 |
| 2.6 | 高出力レーザーの応用 |
| 3 | 薄膜トランジスタ（poly-Si TFT）への応用 |
| 4 | まとめ |
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| 第2章 | エキシマレーザー結晶化―水素が核形成・結晶化に与える効果―（松尾直人、部家彰、河本直哉） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 低エネルギー密度（225mJ/cm²）下での2次元結晶成長の機構 |
| 3 | 中-高エネルギー密度（318～500mJ/cm²）下でのpoly-Si薄膜の2次元結晶成長と水素 |
| 3.1 | a-Si薄膜中に取り込まれた水素原子もしくは分子と結晶欠陥生成 |
| 3.2 | a-Si薄膜中に取り込まれた水素原子もしくは分子と2次元結晶成長の関係 |
| 4 | 低エネルギー密度（100～150mJ/cm²）下での水素変調ドープELA法による低温poly-Si膜の形成 |
| 4.1 | a-Si膜中のH濃度依存性 |
| 4.2 | ELHMD法により形成したpoly-Si膜の特性 |
| 4.3 | 結晶化におけるHの効果（ELHMD法の利点） |
| 5 | まとめ |
|
| 第3章 | システムインディスプレイに向けた高品質レーザー結晶化技術“SELAX”（波多野睦子） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 低温ポリSi TFTの高性能化 |
| 3 | 擬似単結晶Si技術 |
| 4 | 擬似単結晶SiのTFT特性とパネルへの適用 |
|
| 第4章 | 熱プラズマジェットを用いた結晶化技術（東清一郎） |
| 1 | はじめに |
| 2 | TPJを用いた超急速熱処理実験 |
| 2.1 | 非接触温度測定技術 |
| 2.2 | 熱処理条件と基板表面温度 |
| 3 | TPJによるa-Si膜の結晶化 |
| 3.1 | ミリ秒時間におけるa-Si結晶化過程のその場観測 |
| 3.2 | 熱処理条件とpoly-Si膜の結晶性 |
| 3.3 | 熱処理条件とpoly-Si膜の電気特性 |
| 4 | poly-Si TFT作製プロセスへの応用 |
| 5 | おわりに |
|
| 第5章 | グリーンレーザーによる積層シリコン構造の結晶化と薄膜トランジスタへの応用（浦岡行治、菅原祐太、冬木隆、三村秋男） |
| 1 | はじめに |
| 2 | レーザー照射条件とトランジスタ作製フロー |
| 3 | Si薄膜の結晶性と電気特性 |
| 4 | まとめ |
|
| 第6章 | 微結晶シリコン（髙橋英治） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 内部アンテナ型ICPプラズマ源を用いたPECVD装置 |
| 3 | 微結晶シリコン薄膜の堆積 |
| 4 | プラズマ診断 |
| 5 | TFT電気特性 |
| 6 | おわりに |
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| 第7章 | Ge核を用いたSi薄膜の低温結晶化技術（安武潔、渡部平司、大参宏昌、垣内弘章） |
| 1 | はじめに |
| 2 | Ge微結晶核の形成プロセス |
| 2.1 | a-Geの固相結晶化による島状Ge結晶の形成プロセス |
| 2.2 | 酸素エッチングによるGe微結晶の密度およびサイズの制御 |
| 3 | Si薄膜の固相結晶化に対するGe核の影響 |
| 3.1 | 実験方法 |
| 3.2 | アニール前のSi薄膜の構造 |
| 3.3 | Ge核からのSi結晶成長 |
| 3.4 | 固相結晶化したSi薄膜の観察 |
| 3.5 | Ge核の利用によるSi固相結晶化の促進 |
| 4 | おわりに |
|
| 第8章 | 高品質SiGe多結晶の低温固相成長（菅野裕士、宮尾正信） |
| 1 | はじめに |
| 2 | SiGe固相成長法の高度化 |
| 2.1 | Ge局所ドーピングによる固相成長（a-Si）の制御 |
| 2.2 | イオン線照射によるSiGe固相成長の促進 |
| 3 | 非晶質SiGe薄膜の触媒誘起固相成長とその制御 |
| 3.1 | Ni触媒による固相成長の促進 |
| 3.2 | 電界印加によるNi誘起固相成長の制御 |
| 4 | おわりに |
|
| 第9章 | 液体シリコン材料（田中英樹、古沢昌宏、下田達也） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 液体シリコン材料の開発 |
| 3 | 液体シリコン材料からのa-Si膜の形成過程 |
| 4 | a-Si TFTの試作と評価 |
| 5 | 結晶化の検討 |
| 6 | スピンコートによるSi膜でTFTを試作 |
| 7 | インクジェットによるSi膜でTFTを試作 |
| 8 | まとめ |
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| 第10章 | フェリチンタンパクを用いたシリコン薄膜の結晶化（桐村浩哉、浦岡行治、冬木隆、山下一郎） |
| 1 | はじめに |
| 2 | フェリチンタンパクを用いた結晶化法 |
| 2.1 | フェリチンタンパクとは |
| 2.2 | フェリチンタンパク質の吸着密度制御 |
| 2.3 | 熱処理によるSi多結晶膜の固相成長 |
| 3 | 形成されたSi多結晶膜の結晶性 |
| 3.1 | XRDによる評価結果 |
| 3.2 | 後方散乱電子回折（EBSD）法による結晶粒径の評価結果 |
| 4 | 考察およびまとめ |
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| 第11章 | 酸化物薄膜トランジスタ―透明結晶TFTからフレキシブルアモルファスTFTまで―（神谷利夫、野村研二、細野秀雄） |
| 1 | 一般参考文献 |
| 2 | はじめに |
| 3 | 酸化物TFTと他のTFTの比較 |
| 4 | 酸化物半導体のキャリア輸送特性と電子構造の特徴 |
| 5 | 酸化物TFTの構造 |
| 6 | チャネル材料 |
| 7 | ゲート絶縁体 |
| 8 | デバイス形成：パターニング、エッチング |
| 9 | ZnO TFTの特徴 |
| 10 | アモルファス酸化物 |
| 11 | 回路 |
| 12 | 安定性 |
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| 〔第III編 評価・シミュレーション〕 |
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| 第1章 | シミュレーション（木村睦） |
| 1 | あらまし |
| 2 | はじめに |
| 3 | デバイスシミュレーション |
| 3.1 | poly-Si TFTの動作原理とシミュレーションモデル |
| 3.2 | 表裏絶縁膜界面のトラップ準位 |
| 3.3 | 絶縁膜界面と結晶粒界のトラップ準位 |
| 3.4 | 結晶粒界の位置 |
| 3.5 | 結晶粒界のラフネス |
| 3.6 | poly-Si膜の電流径路 |
| 3.7 | poly-Si膜エッジの電流集中 |
| 3.8 | トラップ密度の抽出 |
| 3.9 | オフ電流の解析 |
| 4 | 回路シミュレーション |
| 5 | プロセスシミュレーション |
| 6 | まとめ |
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| 第2章 | TFT用低温ポリシリコン薄膜の結晶性評価装置（住江伸吾） |
| 1 | はじめに |
| 2 | μ-PCD法によるLTPS薄膜の結晶性評価 |
| 2.1 | 励起レーザー光の短波長化 |
| 2.2 | 差動μ-PCD法の採用 |
| 2.3 | ピーク値による評価 |
| 3 | エキシマレーザーアニールによる結晶化の評価 |
| 4 | 熱・水素・活性化アニールの評価 |
| 5 | 差分マップによる装置異常の早期検出 |
| 6 | LTPSの結晶性評価装置 |
| 7 | おわりに |
|
| 第3章 | ラマン分光分析（松田景子、村木直樹） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 原理 |
| 3 | 結晶構造とラマンスペクトル |
| 4 | 深さ方向分析について |
| 5 | イオン注入によるシリコンの結晶性低下 |
| 6 | アニールによる再結晶化 |
| 7 | ラマン分光法による応力評価 |
| 8 | ラマン分光法による低温ポリシリコンTFTの評価 |
| 9 | おわりに |
|
| 〔第IV編 信頼性〕 |
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| 第1章 | 低温多結晶シリコンTFTにおける劣化メカニズムと信頼性評価技術（浦岡行治） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 低温多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 |
| 3 | 低温多結晶シリコン薄膜トランジスタにおける劣化現象 |
| 3.1 | ホットキャリア劣化とは |
| 3.2 | ダイナミックストレスによる劣化 |
| 3.3 | 発光解析技術 |
| 3.4 | ホットキャリアによる劣化メカニズム |
| 3.5 | 発熱による劣化 |
| 3.6 | 発熱分布のドレイン電圧依存性 |
| 3.7 | 発熱温度のゲート幅依存性 |
| 3.8 | 発熱温度と劣化の関係 |
| 3.9 | 配線構造の違いによる温度変化 |
| 3.10 | シリコンの結晶性と発熱劣化の関係 |
| 3.11 | 発熱による劣化メカニズムの考察 |
| 3.12 | 発熱劣化の改善について |
| 4 | まとめ |
|
| 〔第V編 応用〕 |
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| 第1章 | 人工網膜（木村睦） |
| 1 | あらまし |
| 2 | はじめに |
| 3 | 薄膜フォトダイオード |
| 4 | 薄膜トランジスタ |
| 5 | 網膜画素 |
| 6 | 網膜アレイ |
| 7 | 3次元化 |
| 8 | まとめ |
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| 第2章 | 低温プロセスによる薄膜Si結晶化と3次元構造の薄膜トランジスタ（野口隆） |
| 1 | あらまし |
| 2 | はじめに |
| 3 | 低温化プロセスによる2次元的構造のTFT |
| 3.1 | 有効な結晶化と電気的特性 |
| 3.2 | プラスチックパネル上TFTの現状 |
| 4 | TFT自体の3次元構造化（FIN型TFT） |
| 5 | 機能素子としての不揮発性メモリTFT |
| 6 | 3次元構造単結晶Si TFT LSIの可能性 |
| 7 | おわりに |
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