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硝酸酸化法による表面ナノ細孔を用いるSiO2/SiC構造の低温創製

研究課題

研究課題/領域番号 20246005
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関大阪大学

研究代表者

小林 光  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90195800)

研究分担者 松本 健俊  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20390643)
山口 俊郎  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40167698)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
50,050千円 (直接経費: 38,500千円、間接経費: 11,550千円)
2010年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2009年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2008年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
キーワードSiC / SiO2 / 低温酸化 / MOS / 硝酸酸化 / リーク電流 / 水素処理 / 界面準位 / MOS構造 / SiO_2 / 酸素原子 / 硝酸 / SiOC / 界面反応 / ナノ細孔 / 欠陥制御 / 界面制御 / 二酸化シリコン膜 / 電流-電圧特性 / 電気容量-電圧特性 / 電気特性
研究概要

硝酸酸化法を用いて、電気特性の良好なSiO_2/SiC構造を低温創製した。3C-SiCでは、400℃の水素処理によって表面が原子レベルで平坦になった。その後、濃度が40%と68%の硝酸で酸化する二段階硝酸酸化法を用いて120℃で、SiC/SiO_2構造を形成した。水素処理をSiCに施さなかった場合はリーク電流は高かったが、水素処理を施すことによってリーク電流密度が約6桁減少した。気相硝酸酸化法を用いて、600℃でSiO_2/4H-SiC構造を形成した。酸化は、ステップエッジのみから起こり、C面の初期酸化速度はSi面の酸化速度の2.8倍あることがわかった。Si面では界面にSiOCが形成されるが、C面ではそれが存在しないことがわかった。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (28件) (うち査読あり 28件) 学会発表 (20件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Sub-micronmeter ultralow power TFT with 1.8nm NAOS SiO_2/20nm CVD SiON gate stack structure2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Kubota, T. Matsumoto, S. Imai, M. Yamada, H. Tsuji, K. Taniguchi, S. Terakawa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      IEEE Trans. 58(4)

      ページ: 1134-1140

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultra-low power TFT with gate oxide fabricated by nitric acid oxidation method2010

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, Y. Kubota, M. Yamada, H. Tsuji, T. Shimatani, Y. Hirayama, S. Terakawa, S. Imai, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Lett. 31(8)

      ページ: 821-823

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiO_2/Si structure having low leakage current fabricated by nitric acid oxidation method with Si source2010

    • 著者名/発表者名
      T. Yanase, M. Matsumoto, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Electrochem.Solid-State Lett. 13(7)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low temperature fabrication of 5~10nm SiO_2/Si structure using advanced nitric acid oxidation of silicon (NAOS) method2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, T. Yanase, Y. Kubota, S. Imai, T. Matsumoto, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Appl.Surf.Sci. 256

      ページ: 5610-5613

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation of Si (NAOS) method for low temperature fabrication of SiO_2/Si and SiO_2/SiC structures2010

    • 著者名/発表者名
      H. Kobayashi, K. Imamura, W.-B. Kim, S.-S. Im, Asuha
    • 雑誌名

      Appl.Surf.Sci. 256

      ページ: 5744-5756

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin SiO_2 layer with a low leakage current density formed with~100 % nitric acid vapor2010

    • 著者名/発表者名
      W.-B. Kim, T. Matsumoto, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Nanotechnology 21

      ページ: 1152021-1152028

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation of SI method at 120℃ : HNO_3 concentration dependence2010

    • 著者名/発表者名
      K. Imamura, M. Takahashi, Asuha, Y. Hirayama, S. Imai, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 107(5)

      ページ: 545031-545035

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation of Si (NAOS) method for low temperature fabrication of SiO_2/Si and SiO_2/SiC structures2010

    • 著者名/発表者名
      H.Kobayashi, K.Imamura, W.-B.Kim, S.-S.Im, Asuha
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 256 ページ: 5744-5756

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiO_2/Si structure having low leakage current fabricated by nitric acid oxidation method with Si source2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yanase, M.Matsumoto, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Electrochemistry and Solid-State Letters

      巻: 13

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low temperature fabrication of 5~10 nm SiO_2/Si structure using advanced nitric acid oxidation of silicon (NAOS) method2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukaya, T.Yanase, Y.Kubota, S.Imai, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 256 ページ: 15610-5613

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin SiO_2 layer with a low leakage current density formed with~100% nitric acid vapor2010

    • 著者名/発表者名
      W.-B.Kim, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 21

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin SiO_2 layer with a low leakage current density formed with~100% nitric acid vapor2010

    • 著者名/発表者名
      W.-B.Kim, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Nanotechnology 21

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation of Si method at 120℃ : HNO_3 concentration dependence2010

    • 著者名/発表者名
      K.Imamura, M.Takahashi, Asuha, Y.Hirayama, S.Imai, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 107

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin SiO_2 layer with an extremely low leakage current density formed in high concentration nitric acid2009

    • 著者名/発表者名
      W.-B. Kim, T. Matsumoto, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 105

      ページ: 1037091-1037096

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Band alignment of SiO_2/Si structure formed with nitric acid vapor below 500℃2009

    • 著者名/発表者名
      K. Imamura, M. Takahashi, S. Imai, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Surf.Sci. 603(7)

      ページ: 968-972

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low temperature formation of SiO_2 thin films by nitric acid oxidation of Si (NAOS) and application to thin film transistor (TFT)2009

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, Asuha, W.-B. Kim, M. Yamada, S Imai, S. Terakawa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Microelectron.Eng. 86

      ページ: 1939-1941

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin SiO_2 layer with an extremely low leakage current density formed in high concentration nitric acid2009

    • 著者名/発表者名
      W-B.Kim, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physcis 105

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Band alignment of SiO_2/Si structure formed with nitric acid vapor below 500℃2009

    • 著者名/発表者名
      K.Imamura, M.Takahashi, S.Imai, H.Kobahashi
    • 雑誌名

      Surface Science 603

      ページ: 968-972

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On topographic properties of semiconductor surfaces and thin film systems2009

    • 著者名/発表者名
      S.Jurecka, H.Kobayashi, M.Takahashi, R.Brunner, M.Madani, E.Pincik
    • 雑誌名

      Material Science Forum 609

      ページ: 275-279

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin SiO_2 layer on atomically flat Si(111) surfaces with excellent electrical characteristics formed by nitric acid oxidation method2008

    • 著者名/発表者名
      W.-B. Kim, Asuha, T. Matsumoto, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 93

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation of 3C-SiC to fabricate MOS diodes with a low leakage current density2008

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, S.-S. Im, M. Madani, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      J. Electrochem.Soc. 155(1)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric Acid Oxidation Method to Form SiO_2/3C-SiC Structure at 120℃2008

    • 著者名/発表者名
      S.-S. Im, S. Terakawa, H. Iwasa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Appl.Surf.Sci. 254

      ページ: 3667-3671

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC cleaning method by use of dilute HCN aqueous solutions2008

    • 著者名/発表者名
      M. Madani, Y.-L. Liu, M. Takahashi, H. Iwasa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Electrochem.Soc. 155(11)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid method for fabrication of gate oxides in TFT2008

    • 著者名/発表者名
      S. Mizushima, S. Imai, Asuha, M. Tanaka, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 254

      ページ: 3685-3689

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation of 3C-SiC to fabricate MOS diodes with a low leakage current density2008

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, S. -S. Im, M. Madani, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society 155

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric acid oxidation method to form SiO_2/3C-SiC structure at 120℃2008

    • 著者名/発表者名
      S. S. Im, S. Terakawa, H. Iwasa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 254

      ページ: 3667-3671

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Properties of thick SiO_2/Si structure formed at 120℃ by use of two- step nitric acid oxidation method2008

    • 著者名/発表者名
      S. Imai, S. Mizushima, Asuha, W. -B. Kim, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 254

      ページ: 8054-8058

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC cleaning method by use of dilute HCN aqueous solutions2008

    • 著者名/発表者名
      M. Madani, Y. -L. Liu, M. Takahashi, H. Iwasa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society 155

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ultra-low power TFTs with 10 nm stacked gate insulator fabricated by the nitric acid oxidation of Si (NAOS) method2010

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto, M.Yamada, H.Tsuji, K.Taniguchi, Y.Kubota, S.Imai, S.Terakawa, H.Kobayashi
    • 学会等名
      2010 International Electron Devices Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, US
    • 年月日
      2010-12-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of ultra-low power thin film transistors (TFTs) with SiO_2 layer formed by the nitric acid oxidation of Si (NAOS) method2010

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto, M.Yamada, H.Tsuji, K.Taniguchi, Y.Kubota, S.Imai, S.Terakawa, H.Kobayashi
    • 学会等名
      7^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      Smolenice, Slovakia
    • 年月日
      2010-11-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of Si solar cell performance by new chemical methods : surface passivation, defect elimination, metal removal, and surface structure transfer2010

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      7^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      Smolenice(スロバキア)招待講演
    • 年月日
      2010-11-22
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of ultra-low power thin film transistors (TFTs) with SiO_2 layer formed by the nitric acid oxidation of Si (NAOS) method2010

    • 著者名/発表者名
      松本健俊, 小林光
    • 学会等名
      7^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      Smolenice(スロバキア)招待講演
    • 年月日
      2010-11-22
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Improvement of Si solar cell performance by new chemical methods : surface passivation, defect elimination, metal removal, and surface structure transfer2010

    • 著者名/発表者名
      H.Kobayashi, W.-B.Kim
    • 学会等名
      7^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      Smolenice, Slovakia
    • 年月日
      2010-11-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 気相硝酸酸化(NAVOS)法によるSiO_2/4H-SiC構造の低温創製2010

    • 著者名/発表者名
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドバンドギャップ半導体研究会第19回講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2010-11-14
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 気相硝酸酸化法により低温形成したSiO_2/Si構造の低温創製2010

    • 著者名/発表者名
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • 学会等名
      第30回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-11-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 気相硝酸酸化(NAVOS)法によるSiO_2/4H-SiC構造の低温創製2010

    • 著者名/発表者名
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドバンドギャップ半導体研究会 第19回講演会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2010-10-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 気相硝酸酸化法によるSiO_2/SiC構造の低温創製2010

    • 著者名/発表者名
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 気相硝酸酸化法を用いたSiO_2/SiC構造の低温創製2010

    • 著者名/発表者名
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • 学会等名
      物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 気相硝酸酸化法により低温形成したSiO_2/Si構造の物性と電気特性2010

    • 著者名/発表者名
      田中峻介、趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • 学会等名
      物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Nitric acid oxidation of Si (NAOS) method for the formation of gate oxides in TFT2009

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      Progress in Surface, Interface and Thin Film Science 2009
    • 発表場所
      フェレンツェ(イタリア)
    • 年月日
      2009-11-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Defect Passivation Etch-less Cleaning for Semiconductor Devices : Zero Emission Process2009

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Ceramics and Technology for Sustainable Energy Application
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2009-11-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Nitric acid oxidation of Si method for fabrication of Si/SiO_2 structure at 120℃ and its application to thin film transistors2009

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      VI International Workshop on Semiconductor Surface Passivation
    • 発表場所
      ザコパネ(ポーランド)
    • 年月日
      2009-09-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Defect passivation etch-less cleaning method for improvement of Sisolar cell characteristics2009

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      The 6^<th> International Conference on High-Performance Ceramics
    • 発表場所
      ハルビン(中国)
    • 年月日
      2009-08-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] SiC cleaning method by use of dilute HCN aqueous solutions2008

    • 著者名/発表者名
      M. Madani, Y. -L. Liu, M. Takahashi, H. Iwasa, H. Kobayashi
    • 学会等名
      6^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      Smolenice(スロバキア国)
    • 年月日
      2008-11-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] SiC cleaning method by use of dilute HCN aqueous solutions2008

    • 著者名/発表者名
      M. Madani, Y. Y. L. Liu, M. Takahashi, H. Iwasan, H. Kobayashi
    • 学会等名
      International Symposium on Surface Science and Nanotechnology
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-11-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Low temperature nitric acid oxidation of Si (NAOS) for fabrication of gate oxides in LSI and TFT2008

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Hybrid Materials and Processing
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2008-10-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] HCN水溶液による4H-SiC表面上の吸着金属の完全除去2008

    • 著者名/発表者名
      高橋昌男, マダニ・モハマド, 劉〓伶, 岩佐仁雄, 小林光
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      岩手
    • 年月日
      2008-09-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Nitric acid oxidation of Si at 120℃ to fabricate MOS Structure with excellent electrical characteristics2008

    • 著者名/発表者名
      小林光
    • 学会等名
      1st International Conference on Thin Films and Porous Materials
    • 発表場所
      Zeralda, Algiers, Algeria
    • 年月日
      2008-05-19
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] SiCパワーデバイス最新技術第11章SiCパワーデバイス用酸化膜の形成方法2010

    • 著者名/発表者名
      松本健俊、小林光
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー株式会社
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] SiCパワーデバイス最新技術 第11章SiCパワーデバイス用酸化膜の形成方法2010

    • 著者名/発表者名
      松本健俊、小林光
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー株式会社
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] ホームページ

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/fcm/index.html

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [産業財産権] 半導体装置及びその製造方法2010

    • 発明者名
      小林光
    • 権利者名
      小林光
    • 産業財産権番号
      2010-196672
    • 出願年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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