ワイドバンドギャップSiC半導体による放射線耐性に優れたCMOS集積回路の研究（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0240
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 黒木 伸一郎 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 准教授 (70400281)
• 研究協力者: Zetterling Carl-Mikael スウェーデン王立工科大学, School of Information and Communication Technology, Prof. ; Östling Mikael スウェーデン王立工科大学, School of Information and Communication Technology, Prof.
• 研究期間 (年度): 2016 – 2017
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
• キーワード: 極限環境エレクトロニクス / シリコンカーバイド / CMOS集積回路 / MOSFETs / 耐放射線 / 高温動作 / 廃炉技術 / 耐高温動作 / MOSFET / 耐放射線デバイス / 耐高温デバイス

研究成果の概要

現在福島第一原発の廃炉活動が進められているが、その廃炉工程には高放射線環境での作業が必要であり、ロボットの投入による速やかな廃炉活動が求められている。しかし通常ロボットの頭脳であるシリコン半導体集積回路は、放射線耐性が低く、高い放射線環境下では破損する。そのためシリコンとは違う半導体による耐放射線集積回路の構築が求められている。本研究では4H-SiC半導体による放射線耐性に優れたCMOS集積回路のための研究を行い、デバイス・小規模回路の研究、デバイス高性能化の研究、極限環境応用のための研究を国際共同研究として推進した。

研究成果

• [国際共同研究] スウェーデン王立工科大学(スウェーデン) (2016)
• [雑誌論文] Formation of epitaxial Ti-Si-C Ohmic contact on 4H-SiC C face using pulsed-laser annealing (2017)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva, Teruhisa Kawasaki, Takamichi Miyazaki, Tomoyuki Koganezawa, Satoshi Yasuno, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 110 号: 25 ページ: 2521081-2521085
  • DOI: 10.1063/1.4987136
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4H-SiC Pseudo-CMOS Logic Inverters for Harsh Environment Electronics (2017)
  • 著者名/発表者名: S-I. Kuroki, T. Kurose, H. Nagatsuma, S. Ishikawa, T. Maeda, H. Sezaki, T. Kikkawa, T. Makino, T. Ohshima, M. Ostling, and C.-M. Zetterling
  • 雑誌名: Mat. Sci. Forum 巻: 897 ページ: 669-672
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low Resistance Ti-Si-C Ohmic Contacts for 4H-SiC Power Devices Using Laser Annealing (2017)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva, Teruhisa Kawasaki, Takamaro Kikkawa, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 雑誌名: Mat. Sci. Forum 巻: 897 ページ: 399-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced-Oxidation and Interface Modification on 4H-SiC(0001) Substrate Using Alkaline Earth Metal (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Muraoka, Hiroshi Sezaki, Seiji Ishikawa, Tomonori Maeda, Tadashi Sato, Takamaro Kikkawa, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 雑誌名: Mat. Sci. Forum 巻: 897 ページ: 348-351
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Gamma Ray Tolerance for 4H-SiC Bipolar Circuits (2017)
  • 著者名/発表者名: S. S. Suvanam, S-I. Kuroki, L. Lanni, R. Hadayati, T. Ohshima, T. Makino, A. Hallen, C.-M. Zetterling
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 64 号: 2 ページ: 852-858
  • DOI: 10.1109/tns.2016.2642899
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of amorphous alloys on 4H-SiC with NbNi film using pulsed-laser annealing (2016)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva,Seiji Ishikawa, Takamichi Miyazaki, Takamaro Kikkawa,and Shin-Ichiro Kuroki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 109 号: 1
  • DOI: 10.1063/1.4955406
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of Grapho-Silicidation on n+ 4H-SiC C-Face for Back Side Ohmic Contacts of Power Devices (2016)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva,Tomonori Maeda, Seiji Ishikawa,Hiroshi Sezaki, Takamichi Miyazaki, Takamaro Kikkawa, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 雑誌名: ECS Journal of Solid State Science and Technology 巻: 5 ページ: 457-460
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 極限環境応用に向けた4H-Si C上Ni /Nbオーミックコンタクトの高温信頼性 (2018)
  • 著者名/発表者名: ヴォーン ヴァン クォン、石川 誠治、瀬崎 洋、前田 知徳、小金澤 智之、安野 聡、宮崎 孝道、黒木 伸一郎
  • 学会等名: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 高周波CMOSインバータに向けた4H-Si CトレンチpMOSFETsの研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上 純、黒木 伸一郎、石川 誠治、前田 知徳、瀬崎 洋、牧野 高紘、大島 武、Mikael Ostling、Carl -Mikael Zetterling
  • 学会等名: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Research on 4H-SiC pMOSFETs with NbNi silicide (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun Kajihara, Shin-Ichiro Kuroki, Seiji Ishikawa, Tomonori Maeda, Hiroshi Sezaki,Takamaro Kikkawa, Takahiro Makino, Takeshi Oshima, M. Ostling, and C.-M. Zetterling
  • 学会等名: The 64th JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Effects of surface etching with CF4 on 4H-SiC MOS Capacitors (2017)
  • 著者名/発表者名: Kiichi Kobayakawa, Kousuke Muraoka, Hiroshi Sezaki, Seiji Ishikawa, Tomonori Maeda,Takamaro Kikkawa, Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: The 64th JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Improvements of 4H-SiC MOS interface with barium (2017)
  • 著者名/発表者名: Kousuke Muraoka, Hiroshi Sezaki, Seiji Ishikawa, Tomonori Maeda, Takamaro Kikkawa, Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: The 64th JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Ti-Si-C Ohmic contact formation by laser annealing on n+ 4H-SiC C face (2017)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva, Teruhisa Kawasaki, Takamaro Kikkawa, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: The 64th JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 4H-SiC MOSFETs and Logic Inverters for Harsh Environment Electronics (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: 19th Takayanagi Kenjiro Memorial Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 4H-SiC pMOSFETs with Al-doped S/D and NbNi silicide ohmic contacts (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Kajihara, S-I. Kuroki, S. Ishikawa, T. Maeda, H. Sezaki, T. Makino, T. Ohshima, M. Ostling, and C.-M. Zetterling
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2017 (ICSCRM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Low-parasitic-capacitance self-aligned 4H-SiC nMOSFETs for harsh environment electronics (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kurose, S.-I. Kuroki, S. Ishikawa, T. Maeda, H. Sezaki, T. Makino, T. Ohshima, M. Ostling, and C.-M. Zetterling
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2017 (ICSCRM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Correlation between field effect mobility and accumulation conductance at 4H-SiC MOS interface with barium (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Muraoka, S. Ishikawa, H. Sezaki, T. Maeda, and S.-I. Kuroki
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2017 (ICSCRM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of CF4 surface etching on 4H-SiC MOS Capacitors (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayakawa, K. Muraoka, H. Sezaki, S. Ishikawa,T. Maeda, and S.-I. Kuroki
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2017 (ICSCRM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Electrical properties of Ti-Si-C Ohmic contact on ion-implanted n-type 4H-SiC C face (2017)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva, Teruhisa Kawasaki, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2017 (ICSCRM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 4H-SiC pMOSFETsの高温特性及びガンマ線曝露効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶原純, 黒木伸一郎, 瀬崎洋, 石川誠治，前田知徳, 牧野高紘, 大島武, Mi kael Ostling, and Carl -Mikael Zetterling
  • 学会等名: 応用物理学会 先進パワー半導体分科会 第4回講演会
• [学会発表] 極限環境エレクトロニクスのための4H-SiC nMOSFETs セルフアラインプロセス (2017)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬 達也、黒木 伸一郎、石川 誠治、前田 知徳、瀬崎 洋、牧野 高紘、大島 武、Mikael Ostling、Carl -Mikael Zetterling
  • 学会等名: 2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 4H-SiC MOSFETs and Logic Inverters for Harsh Environment Electronics (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: IEEE Sweden(IEEE米国電気電子学会スウェーデン支部）
  • 発表場所: Kista, Sweden
  • 招待講演
• [学会発表] 4H-SiC Pseudo-CMOS Logic Inverters for Harsh Environment Electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I. Kuroki, H. Nagatsuma, T. Kurose, S. Ishikawa, T. Maeda, H. Sezaki, T. Kikkawa, T. Makino, T. Ohshima, M. Ostling, and C.-M. Zetterling
  • 学会等名: 11th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2016)
  • 発表場所: Halkidiki, Greece
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced-oxidation and interface modification on 4H-SiC(0001) substrate using alkaline earth metal (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Muraoka, H. Sezaki, S. Ishikawa, T. Maeda, T. Sato, T. Kikkawa and S-I. Kuroki
  • 学会等名: 11th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2016)
  • 発表場所: Halkidiki, Greece
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Low resistance Ti-Si-C ohmic contacts for 4H-SiC power devices using Laser annealing (2016)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva, Teruhisa Kawasaki, Takamaro Kikkawa, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: 11th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2016)
  • 発表場所: Halkidiki, Greece
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Low resistance Ni/Ti multilayer ohmic contact formation by Laser annealing on 4H-SiC C face (2016)
  • 著者名/発表者名: Milantha De Silva, Teruhisa Kawasaki, Takamaro Kikkawa, and Shin-Ichiro Kuroki
  • 学会等名: The77th JSAP Autumn Meeting
  • 発表場所: 新潟市朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 4H-SiC MOSFETs and Logic Inverters for Radiation-Hardened Electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Kuroki, Hirofumi Nagatsuma, Tatsuya Kurose, Milantha De Silva, Seiji Ishikawa, Tomonori Maeda, Hiroshi Sezaki, Takamaro Kikkawa, Takahiro Makino, Takashi Ohshima, Mikael Ostling, and Carl-Mikael Zetterling
  • 学会等名: International Workshop on Radiation Resistant Sensors and Related Technologies for Nuclear Power Plant Decommissioning (R2SRT2016)(廃炉に向けた耐放射線性センサー及び関連研究に関する国際ワークショップ)
  • 発表場所: 福島県いわき市
  • 年月日: 2016-04-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会・シンポジウム開催] International Workshop on Nanodevice Technologies 2017 (IWNT2017) (2017)
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス サタケホール