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液体プロセスによる新規低温半導体表面及びカットエッジパッシベーション

Research Project

Project/Area Number 21K04134
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

鮫島 俊之  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 産学官連携研究員 (30271597)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水野 智久  神奈川大学, 理学部, 教授 (60386810)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords加熱水 / ライフタイム / 再結合速度 / 純水 / 紫外線 / 100℃ / パッシベーション / 少数キャリヤ再結合欠陥 / カットエッジ
Outline of Research at the Start

本研究は、ソーラーセルやセンサー作製後半導体基板をカットしてデバイス化するときに生じるカットエッジ表面の欠陥が少数キャリヤ寿命を低下し、素子性能を劣化させる問題を解決するために企画した。オリジナル技術である加熱水処理を基礎技術として用いて半導体表面及び半導体基板カットエッジの少数キャリヤ再結合欠陥低減を低温処理にて実現にすることを目的とする。欠陥低減によりデバイス性能の劣化を防止して、半導体製造技術のさらなる高度化に貢献することを本研究企画の目標とする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究プロジェクトは、高品質デバイス作製において極めて重要な課題である半導体の表面パッシベーションを低温で効率よく行う手法の開発を目的として立案 された。活性で欠陥の多いシリコン表面及びシリコン基板のカットのパッシベーションの実現を主たる目的とする。本目的達成の為に加熱水を用いた低温にして かつ簡便なパッシベーション手法が発案された。3年の計画の3年度は①単結晶シリコン基板のカットエッジのパッシベーションと②単結晶シリコン基板を試料に用いたMOS界面のパッシベーションの準備が計画された。①研究計画に基づき、100nm熱酸化膜コーティングされたn型 (100)面方位の単結晶シリコンを劈開カットして加熱水処理を行った。機械的カットによりカット面に欠陥が発生し、小数キャリヤ再結合速度が2000cm/sと大きくなったことを確認した。そして加熱水処理により欠陥の低減に成功し、小数キャリヤ再結合速度を50cm/sに低減できた。本成果をJJAPにて出版した。さらに、加熱水処理の最適化により、さらに最適化の検討を行い、小数キャリヤ再結合速度を46cm/sまで低減できた。残念ながら紫外線照射のパッシベーション効果は未だ確認されていない。②研究計画に基づき、MOSキャパシタのC-V測定を可能にする高周波キャパシタンス測定装置を作製した。装置の構成は試料を設置して閉回路を形成するためのプローバー、バイアス電圧を印加して高周波変調電圧を重畳するSMUキャパシタンス測定器とこれをコントロールするソフトウェアからなる。現在測定条件の最適化を行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究計画に沿ってプロジェクトを実施し、現在までの進捗状況は以下の通りである。①n型 (100)面方位の単結晶シリコンを劈開カット面の加熱水処理を詳細に検討し、小数キャリヤ再結合速度を2000cm/sから46cm/sに低減する成果を得た。本成果をJJAP論文にした。しかし、紫外線照射のパッシベーション効果は未確認である。⑤MOSキャパシタのC-V測定を可能にする高周波キャパシタンス測定装置を組み立てと調整を進めた。2023年までに完了しなかったので、研究期間の1年延長を申請し、現在測定条件の最適化を行っている。

Strategy for Future Research Activity

①単結晶シリコン基板を試料に用いてシリコン表面及びMOS界面のパッシベーション最適化を検討する。②加熱水表面パッシベーション後SiO2膜を形成してMOS構造の形成を検討する。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Passivation of cut edges and surfaces of crystalline silicon by heat treatment in liquid water2023

    • Author(s)
      Masahiko Hasumi, Toshiyuki Sameshima, and Tomohisa Mizuno
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 62

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 無電極ランプを熱源とした加熱装置によるリンイオン注入300 mm径シリコン基板の活性化2023

    • Author(s)
      宮崎 智由、鮫島 俊之、齋藤 宗平、小野寺 航、上原 琢磨、有馬 卓司、蓮見 真彦、小林 剛、芹澤 和泉、久保 若菜、上野 智雄
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌エレクトロニクス

      Volume: J106-C Pages: 30-37

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Passivation of cut edges of crystalline silicon by heat treatment in liquid water2023

    • Author(s)
      Masahiko Hasumi, Toshiyuki Sameshima and Tomohisa Mizuno
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Issue: SK Pages: SK1022-SK1022

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acc666

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Properties of complete absorption of 2.45 GHz microwave and heating by the two conductive plate system2023

    • Author(s)
      Toshiyuki Sameshima, Tomoyoshi Miyazaki, Masahiko Hasumi, Wakana Kubo, Tomo Ueno, and Tomohisa Mizuno
    • Organizer
      20th Thin Film Materials & Devices Meeting, Kyoto, 10p-P36, 2023.
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Nondestructive Investigation of Impurity Activation using Microwave Transmission Measurement2023

    • Author(s)
      Masahiko Hasumi, Toshiyuki Sameshima, and Tomohisa Mizuno
    • Organizer
      20th Thin Film Materials & Devices Meeting, Kyoto, 12a-A27-6, 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Passivation of cut edges of crystalline silicon by heat treatment in liquid water2022

    • Author(s)
      Masahiko Hasumi, Toshiyuki Sameshima, and Tomohisa Mizuno
    • Organizer
      33th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC33)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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