2006.5

液体シリコンからシリコン膜の形成に成功 ――インクジェットによるパターン形成も実証

図1　TEM写真。 セイコーエプソンとJSRが共同開発した液体シリコン材料でシリコン膜を形成する。 　セイコーエプソンとJSRは、液体シリコン材料を共同で開発し、スピンコートまたはインクジェットでシリコン膜を形成することに成功した。スピンコートで形成したシリコン膜を基板に使い、従来の低温ポリシリコン製造プロセスを組み合わせてTFT（thin film transistor）を試作したところ、移動度は108cm2/Vsと、CVDを使った従来プロセスとほぼ同等の性能を得られたという。またインクジェットによるパターン形成も行い、その可能性を実証した。 　この研究成果は、巨額化する設備投資を抑え、低コストで環境負荷が低い電子デバイスの製造を可能にする技術として期待される。 　現在使われているディスプレイ用TFTの製造工程では、真空装置による成膜工程、フォトリソグラフィのパターン形成を行うマスク工程など、大掛かりな製造装置が必要となり、製造コストが高くつく。また、それらの高価な装置を使って製造しても、実際にTFTに使われる部分は、材料全体の5％程度と、環境負荷も大きい。これらの問題を解決するものとして、セイコーエプソンは約10年前から液体シリコンを使った成膜技術の開発に取り組んできた。 　液体シリコンの新材料は、水素とケイ素からなるシクロペンタシラン（CPS）と、CPSを紫外線により重合させたポリシランを混合し、有機溶剤に溶かして生成する。これまでポリシランは有機溶剤に溶かすことができないとされていたため、液体シリコンの研究はあまりなされてこなかった。今回、セイコーエプソンとJSRは、未重合のCPSがポリシランを有機溶剤に溶かす働きがあることに着目し、高次シラン化合物（ポリシラン）を有機溶剤に溶かすことに成功した（図1）。 　両社が開発した液体シリコンは、酸化しないよう窒素雰囲気中で基板上に塗布し、焼成することで、シリコン膜を形成する。焼成プロセスの温度は540℃前後で、焼成時間は約1時間。さらにエキシマレーザーを照射して結晶化させる。結晶の大きさは200〜300nm程度。 　セイコーエプソンでは、液体シリコンからシリコン膜を形成した基板を使って、低温ポリシリコンTFTを試作し、電子の移動度を評価した。その結果、シリコン膜をスピンコートで形成したものは108cm2/Vsと、既存のプロセスで形成したものとほぼ同等の性能を得ることが出来た。また、インクジェットでパターンを形成したものは移動度が6.8cm2/Vsと低かったものの、インクジェットによるTFT形成の可能性を実証した（図2）。 　今後の開発計画については具体的に明かさなかったが、同社では量産も視野に入れながら、引き続き研究開発を行っていくという。 （伊藤 達哉） 連絡先：セイコーエプソン　ブランド・コミュニケーション推進部、03-3340-2637 図2　インクジェットによる試作。ゲート長は2μm。 Advertisement