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2017年4月10日

東芝、チャネル部の性能と結晶性の関係を可視化する評価技術を開発

 東芝は2017年4月7日、ナノサイズの薄膜多結晶シリコン・トランジスタにおいて電子の伝導を担うチャネル部の性能と結晶性の関係を可視化する評価技術を開発したことを発表した。同技術により、従来関係性を調べることが困難だった電子デバイス中の多結晶シリコントランジスタの電気特性と結晶性との関係を直接評価し、電気特性の劣化要因を特定することが可能になった。
 3次元構造の電子デバイスにおけるトランジスタには、従来の単結晶シリコンではなく、積層可能な薄膜多結晶シリコンが用いられる。一方、多結晶シリコンは結晶性が不均一であることが要因となり、トランジスタの電流駆動力が劣化してしまうことが懸念されている。薄膜多結晶シリコン・トランジスタの高性能化には、特にチャネル部分の結晶性が重要と考えられており、3次元構造でナノサイズの微細な素子において、多結晶シリコンの結晶性を評価する手法の確立が求められていた。
 そのため同社は、トランジスタのチャネル部における多結晶シリコンの結晶性を解析する手法を開発した。まず、多結晶シリコントランジスタのチャネル部分を切り出し、解析するための試料を作製する。作製した試料に、数nm以下の分解能を備えた電子顕微鏡を用いて結晶の電子回折パターンを二次元撮影し、多結晶シリコンの同一結晶からなる領域を可視化することに成功した。
 同技術により、世界で初めて微細な電子デバイス中の個々の多結晶シリコントランジスタのチャネル部の性能と結晶性の関係を直接評価することが可能となった。また、本評価手法により、個々の多結晶トランジスタの性能が、結晶粒の平均的な大きさだけでなく、トランジスタのチャネル部を横断する結晶粒界の有無にも大きく依存することを明らかにした。
 今後は、今回開発した評価技術を3次元構造の多結晶シリコントランジスタの信頼性向上に活用していく。また、ピンポイントに不良部の位置を特定できるという本技術の特長を応用し、多結晶材料を含む各種デバイスなど広い分野への展開を目指す。

URL=http://www.toshiba.co.jp/rdc/detail/1704_01.htm


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