東芝、多結晶シリコントランジスタの結晶性を可視化して性能との関係を直接評価できる技術を開発

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東芝は2017年4月、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流経路の結晶性を可視化し、電流経路部の性能との関係を直接評価する技術を開発したと発表した。

IoTが広まり、さまざまなセンサーや通信デバイスなどの小型電子デバイスが求められ、高密度な回路を持つ3次元構造の電子デバイスの開発が進められている。3次元構造の電子デバイスでは、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ことになる。しかし、多数の単結晶で構成される多結晶シリコンは、結晶性が不均一であることから、トランジスタの電流駆動力が劣化する恐れがある。

そこで同社は、多結晶シリコントランジスタの電流経路部分を切り出し、電子顕微鏡にて電子回折パターンを2次元撮影。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。

さらに同評価技術により、結晶粒の平均的な大きさに加えて、結晶粒界が電流経路部を横断しているかどうかで多結晶トランジスタの性能が著しく変化することも確認した。

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同社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を向上させるために役立てていく考えだ。さらに、ピンポイントに不良位置を特定できることから、多結晶材料を含む各種デバイスなど、幅広い分野にも応用していきたいとしている。

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