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次世代酸化物半導体デバイス低温大面積形成のためのプラズマ反応性高度制御法の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16H04509
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関大阪大学

研究代表者

節原 裕一  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (80236108)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードプラズマ加工 / 反応性プラズマ / プラズマ制御 / 低温プロセス / 酸化物半導体
研究成果の概要

本研究では、酸化物半導体薄膜形成プロセスにおける反応過程の解明を通じて、プラズマ反応性の高度制御により、デバイス形成の低温化と大面積均質プロセスの実現に向けた新しいプラズマプロセス技術を創成することを目的としており、基礎過程(反応過程)の解明を通じたアニールプロセスの高度化から高度プロセス制御法の開拓にわたる研究を行った。その結果、単なる熱処理ではアニール効果を示さない程度の低温においても、プラズマの反応性を利用することで、従来の特性を凌駕する良好な薄膜トランジスタ特性を示す半導体薄膜を形成可能であり、デバイス特性の良好な安定性を示すことを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、独自のプラズマ反応性解析手法を通じて、気相での反応性制御がプロセスに及ぼす影響を、製膜後の雰囲気から形成膜に付着する気体元素と明確に峻別して、明瞭に評価することに成功した。さらに、プラズマ気相での反応性制御により、熱処理ではアニール効果を示さない程度の低温においても、従来の特性を凌駕する良好な薄膜トランジスタ特性を示す半導体薄膜を形成可能であると共に、良好な安定性を示す半導体薄膜を形成可能であることを実証しており、高移動度の半導体薄膜を低温で形成するための装置開発に繋がることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 24件、 招待講演 19件)

  • [雑誌論文] Low-temperature formation of high-mobility a-InGaZnOx films using plasma-enhanced reactive processes2019

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Kosuke、Endo Masashi、Hirayama Hiroyuki、Uchida Giichiro、Ebe Akinori、Setsuhara Yuichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 9 ページ: 090605-090605

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab219c

    • NAID

      210000156015

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of post-deposition plasma treatments on stability of amorphous InGaZnOx thin-film transistors prepared with plasma-assisted reactive magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida, Yuichi Setsuhara
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SA ページ: SAAC03-SAAC03

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aaec18

    • NAID

      210000135226

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of sputtered atom flux on the electrical properties of a-IGZO films deposited by plasma-enhanced reactive sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida, Akinori Ebe, Yuichi Setsuhara
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 772 ページ: 642-649

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.09.143

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of high-performance InGaZnOx thin film transistors based on control of oxidation using a low-temperature plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Kosuke、Endo Masashi、Uchida Giichiro、Setsuhara Yuichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 15 ページ: 152103-152103

    • DOI

      10.1063/1.5011268

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature formation of c-axis-oriented aluminum nitride thin films by plasma-assisted reactive pulsed-DC magnetron sputtering2017

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Kosuke、Satake Yoshikatsu、Uchida Giichiro、Setsuhara Yuichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 1S ページ: 01AD06-01AD06

    • DOI

      10.7567/jjap.57.01ad06

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of working pressure on the physical properties of a-InGaZnOx films formed using inductively-coupled plasma-enhanced reactive sputtering deposition2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Keitaro Nakata, Giichiro Uchida, Yuichi Setsuhara, Akinori Ebe
    • 雑誌名

      EEE Transactions on Plasma Science

      巻: 44 号: 12 ページ: 3099-3106

    • DOI

      10.1109/tps.2016.2593458

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effects of post-processing temperature on performance of IGZO TFTs fabricated with plasma-enhanced reactive processes2020

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Tomoki Yoshitani, Hiroyuki Hirayama, Giichiro Uchida, Akinori Ebe, Yuichi Setsuhara
    • 学会等名
      12th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma 2020) / (IC-PLANTS 2020), Nagoya, Japan (2020.03.08-2020.03.11)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 反応性プラズマプロセスを用いた高移動度IGZO薄膜トランジスタの低温形成(II)2020

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一、竹中 弘祐、平山 裕之、内田 儀一郎、江部 明憲
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会, 東京 (2020.03.12-2020.03.15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Low-temperature Formation of High-Mobility In GaZnOx Thin-Film Transistors by Plasma-Enhanced Reactive Processes2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida
    • 学会等名
      7th Global Nanotechnology Congress and Expo, Kuala Lumpur, Malaysia (2019.12.02-2019.12.04)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reactive plasma processes for formation of high-mobility IGZO thin-film transistors2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara1, Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida and Akinori Ebe
    • 学会等名
      21st International Conference on Advanced Energy Materials and Research, Zurich, Switzerland (2019.07.11-2019.07.12)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low-temperature formation of high-mobility InGaZnOx thin film transistor by ICP-enhanced reactive plasma processes2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Tomoki Yoshitani, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Sputtering and Plasma Processes (ISSP2019), Kanazawa, Japan (2019.06.11-2019.06.14)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional thin film deposition using plasma-assisted reactive process2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Hiroyuki Hirayama, Yuichi Setsuhara, Keisuke Ide, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s), Nagoya, Japan (2019.11.01-2019.11.03)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 反応性プラズマプロセスを用いた高移動度IGZO薄膜トランジスタの低温形成2019

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一、竹中 弘祐、平山 裕之、遠藤 雅、内田 儀一郎、江部 明憲
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会,北海道大学,(2019.09.18-2019.09.21)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Plasma-assisted Reactive Process for Fabrication of High Mobility IGZO Thin Film Transistor at Low-Temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Hiroyuki Hirayama, Giichiro Uchida, Akinori Ebe, Yuichi Setsuhara
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019,Yokohama, Japan,(2019.12.10-2019.12.14)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of amorphous oxide thin films using plasma-assisted reactive sputter deposition2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirayama, Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara
    • 学会等名
      International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s),Nagoya, Japan,(2019.11.01-2019.11.03)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma-Enhanced Reactivity-Control Processes for Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin-Film Transistors2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Hiroyuki Hirayama, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      12th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2019), Jeju, Korea (2019.09.01-2019.09.05)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of low-temperature plasma process for formation of functional thin films2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Hiroyuki Hirayama, Keisuke Ide, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4), Sendai, Japan (2019.10.03-2019.10.04)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma-assisted reactive processes for low-temperature fabrication of high-mobility InGaZnOx TFTs2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Horoyuki Hirayama, Tomoki Yoshitani, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10), Sapporo, Hokkaido, Japan (2019.07.14-2019.07.19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ICP-Enhanced Reactive Plasma Processes for Low-Temperature Formation of High-Mobility Oxide Semiconductor TFT2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Tomoki Yoshitani, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      The 5th Asian Workshop on Applied Plasma Science and Engineering 2019 (APSE2019),University of Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia,(2019.01.28-2019.01.29)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Film Transistor by Advanced Reactive Sputter Deposition Enhanced with ICP2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials Processing, Fabrication, Properties, Applications (THERMEC’2018),Paris, France,(2018.07.09-2018.07.13)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ICP-Assisted Reactive Sputter Deposition and Plasma-Enhanced Annealing Processes for Low-Temperature Formation of High-Mobility In-Ga-Zn-O Thin-Film Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      16th International Conference on Plasma Surface Engineering,Congress Center, Garmisch-Partenkirchen, Germany,(2018.09.17-2018.09.21)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gate-bias instability of post-deposition plasma treated amorphous InGaZnOx thin-film transistors prepared with plasma-assisted reactive magnetron sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Giichiro Uchida
    • 学会等名
      40th International Symposium on Dry Process (DPS2018),Nagoya University, Nagoya,(2018.11.13-2018.11.15)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of Functional Thin Films at Low Temperature using Plasma-assisted Reactive Processes2018

    • 著者名/発表者名
      竹中 弘祐, 節原 Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Tomoki Yoshitani, Hiroyuki Hirayama, Giichiro Uchida, Akinori Ebe, Yuichi Setsuhara裕一, 内田 儀一郎, 井手 啓介, 神谷 利夫
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会,西日本総合展示場 他,(2018.12.18-2018.12.20)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマアシスト反応性プロセスを用いた低温での高移動度薄膜トランジスタの作製2018

    • 著者名/発表者名
      竹中 弘祐, 節原 裕一, 内田 儀一郎, 井手 啓介, 神谷 利夫
    • 学会等名
      第2回酸化物半導体討論会/学際・国際的高度人材育成ライフイノベーションマテリアル創製共同研究プロジェクト分科会/第76回フロンティア材料研究所講演会,神奈川,(2018.10.26)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 反応性プラズマプロセスを用いた機能性薄膜合成2018

    • 著者名/発表者名
      竹中 弘祐, 内田 儀一郎, 節原 裕一
    • 学会等名
      日本溶接協会平成30年度第2回(通算88回) 表面改質技術研究委員会,神奈川,(2018.10.10)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低ダメージ大面積プロセス対応プラズマ生成・制御技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一
    • 学会等名
      2018年度フロンティア材料研究所学術賞受賞記念講演会・若手教員講演会,東京,(2018.09.04)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plasma-Enhanced Reactive Processes for Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Film Transistor and Functional Films for Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      5th Japan-Korea Joint Symposium on Advanced Solar Cells 2018 and 2nd International Symposium on Energy Research and Application,Sungkyunkwan University, Swuon, South Korea,(2018.02.05-2018.02.06)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] プラズマ支援反応性プロセスを用いた高移動度IGZO薄膜の低温形成2018

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一、遠藤 雅、竹中 弘祐、内田 儀一郎、江部 明憲
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会,東京,(2018.03.18-2018.03.21)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ICP-Enhanced Reactive Sputter Deposition for Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Films Transistor2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      The 22nd Korea-Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics and The 9th Workshop for NU-SKKU Joint Institute for Plasma-Nano Materials
    • 発表場所
      Suwon,Korea,
    • 年月日
      2017-04-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] プラズマ支援反応性スパッタ製膜を用いた高移動度IGZO薄膜トランジスタの形成2017

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一, 遠藤 雅, 竹中 弘祐, 内田 儀一郎, 江部 明憲
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Formation of High-mobility IGZO Thin Film Transistors Using ICP-enhanced Reactive Sputter Deposition2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      第34回プラズマプロセシング研究会(SPP34), 第29回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM29)
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2017-01-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Film Transistor by Advanced Reactive Sputter Deposition Enhanced with ICP2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      Frontiers in Materials Processing Applications, Research and Technology,Bordeaux, France,(2017.07.09-2017.07.12)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ICP-Enhanced Reactive Sputter Deposition for Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Films Transistor2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      The 22nd Korea-Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics and The 9th Workshop for NU-SKKU Joint Institute for Plasma-Nano Materials,Suwon,Korea,(2017.04.05-2017.04.07)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced Plasma Processing for Formation of Functional Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takenaka, G. Uchida, K. Ide, T. Kamiya, Y. Setsuhara
    • 学会等名
      2nd Int. Symp. on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-2),Nagoya, Japan ,(2017.09.29-2017.10.02)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced ICP-Enhanced Plasma Systems for Meters-Scale Large-Area Processes2017

    • 著者名/発表者名
      Akinori Ebe, Kazuaki Nishisaka, Kazuto Okazaki, Atsushi Osawa, Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara
    • 学会等名
      The 11th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering,Jeju, Korea,(2017.09.11-2017.09.15)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Thin Film Deposition by Advanced Plasma Assisted CVD & PVD Process2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Masashi Endo, Giichiro Uchida, Y. Setsuhara
    • 学会等名
      International union of materials research societies-The 15th International conference of advanced materials,Kyoto, Japan,(2017.08.27-2017.09.01)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Film Transistors Using ICP-Enhanced Reactive Plasma Processes2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      39th International Symposium on Dry Process (DPS2017),Tokyo, Japan,(2017.11.16-2017.11.17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Temperature Formation of High-Mobility IGZO Thin Film Transistors for Flexible Electrinics with ICP-Enhanced Reactive Plasma Processes2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara, Masashi Endo, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      The 11th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2017),Jeju, Korea,(2017.09.11-2017.09.15)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ支援反応性スパッタ製膜を用いた高移動度IGZO薄膜トランジスタの形成(II)2017

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一、遠藤 雅、竹中 弘祐、内田 儀一郎、江部 明憲
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会 ,福岡,(2017.09.05-2017.09.08)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Combinatorial characterization of a-IGZO film properties deposited with ICP-enhanced reactive sputtering2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Giichiro Uchida, Akinori Ebe
    • 学会等名
      38th International Symposium on Dry Process (DPS2016)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高密度プラズマの基礎から応用まで2016

    • 著者名/発表者名
      節原 裕一
    • 学会等名
      日本学術振興会 透明酸化物光・電子材料第166委員会 第72回研究会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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