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過酷環境で動作する窒化物半導体集積エレクトロニクスの検討

研究課題

研究課題/領域番号 17K06383
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

岡田 浩  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324495)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード窒化物半導体 / 集積回路 / プロセス技術 / 過酷環境エレクトロニクス / トランジスタ / 絶縁ゲート構造 / イオン注入 / 耐環境性デバイス / 半導体プロセス技術
研究成果の概要

青色LEDに加えてパワーエレクトロニクス分野での応用が期待される窒化物半導体(GaN)は、ワイドギャップ半導体の特性をもつなど、シリコン集積回路では困難な高温など過酷環境で動作可能なエレクトロニクス実現のポテンシャルを有している。本研究では、過酷環境で動作するトランジスタや集積回路実現に必須である金属/絶縁体/半導体(MIS)構造の形成技術を開発するとともに、試作したGaN トランジスタの高温動作特性を報告した。また、イオン注入技術などモノリシック集積回路を検討し、GaN基板上にモノリシックに作製したE/D型インバータ回路の動作を世界で初めて報告した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Internet-of-Things (IoT)の時代において、様々な装置・機器に必須である電源の効率化、小型化は重要であり、窒化物半導体デバイスはそのキーデバイスとしての要求が高まっている。また、センシングに基づいた制御は工学の基礎であり、高温のエンジンルームなどにもセンシング対象を広げることは持続可能な社会実現にも大きな寄与をもたらす。本研究はこうしたエレクトロニクスの新領域開拓に有用な窒化物半導体の特性を生かした過酷環境応用に重要な課題である絶縁ゲート構造や集積回路技術の提案、開発を行うとともに作製したデバイスの特性評価による有用性を報告するなど意義のある成果を報告できた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] GaN‐Based Monolithic Inverter Consisting of Enhancement‐ and Depletion‐Mode MOSFETs by Si Ion Implantation2019

    • 著者名/発表者名
      Okada Hiroshi、Miwa Kiyomasa、Yokoyama Taichi、Yamane Keisuke、Wakahara Akihiro、Sekiguchi Hiroto
    • 雑誌名

      physica status solidi (a)

      巻: 217 号: 3 ページ: 1900550-1900550

    • DOI

      10.1002/pssa.201900550

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 窒化物半導体集積回路プロセスの検討 ~ Siイオン注入による閾値制御の試み ~2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 浩 , 横山太一 , 三輪清允 , 山根啓輔 , 若原昭浩 , 関口寛人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 119 ページ: 77-80

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of AlGaN/GaN transistors with SiO2 gate insulator formed by atomic oxygen at ground state extracted from a surface-wave generated plasma2019

    • 著者名/発表者名
      H.Okada, M.Baba, K.Nakamura, M.Furukawa, K.Yamane, M.Sekiguchi and A.Wakahara
    • 学会等名
      13th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaN-based Inverter by Monolithic Integration of Threshold Controlled MOSFETs2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Sekiguchi , Kiyomasa Miwa , Keisuke Yamane , Akihiro Wakahara , Hiroshi Okada
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒化物半導体集積回路プロセスの検討 ~ Siイオン注入による閾値制御の試み ~2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 浩, 横山太一, 三輪清允, 山根啓輔, 若原昭浩, 関口寛人
    • 学会等名
      電子情報通信学会 研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 基底状態酸素原子を用いた化学気相堆積法で形成した絶縁ゲート型GaN系トランジスタの検討2019

    • 著者名/発表者名
      中村健人、馬場真人、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 基底状態酸素原子を用いた化学気相堆積法によるシリコン酸化膜の窒化物半導体応用2019

    • 著者名/発表者名
      馬場真人、垣内佑斗、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 集積回路実現に向けた窒化物半導体によるMOSFETの作製2018

    • 著者名/発表者名
      三輪清允,横山太一,関口寛人,山根啓輔,若原昭浩,岡田浩
    • 学会等名
      第37回電子材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GaN系ヘテロ構造デバイスのイオン注入素子分離2018

    • 著者名/発表者名
      中村健人、馬場真人、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒化物半導体デバイス応用に向けた表面波プラズマ励起化学気相堆積法によるシリコン系絶縁膜の検討2018

    • 著者名/発表者名
      馬場真人、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン注入法による窒化物半導体の電気的特性の制御と集積回路への応用の検討(2)2018

    • 著者名/発表者名
      横山 太一、三輪 清允、岡田 浩、関口 寛人、山根 啓輔、若原 昭浩
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 2波長励起フォトルミネッセンス法によるGaNへのイオン注入ダメージ評価の検討2018

    • 著者名/発表者名
      増田 海斗、関口 寛人、三輪 清允、岡田 浩、山根 啓輔、若原 昭浩
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Characteristics of Silicon Dioxide Dielectric Film Formed by Chemical Vapor Deposition Enhanced by Atomic Oxygen at Ground State Extracted from a Surface-wave Generated Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      H. Okada, M. Baba, M. Furukawa, K. Yamane, H. Sekiguchi, and A. Wakahara
    • 学会等名
      2017 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面波プラズマ励起化学気相堆積法によるシリコン酸化膜の堆積と評価(2)2017

    • 著者名/発表者名
      馬場 真人、中村 健人、岡田 浩、古川 雅一、山根 啓輔、関口 寛人、若原 昭浩
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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