高密度プラズマ反応制御による酸化物半導体薄膜の低温高品質形成法の開発と膜特性評価

• 研究課題/領域番号: 23360325
• 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: 材料加工・処理
• 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)
• 連携研究者: 竹中 弘祐 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (60432423)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2012年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2011年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: プラズマ加工 / 低損傷プロセス / 反応性製膜 / 半導体薄膜 / 低温形成 / 酸化物半導体

研究概要

本研究では、反応過程の解明を通じたプラズマの高度制御により、酸化物半導体薄膜トランジスタを形成するプロセスの低温化と高品質化を実現する新しいプロセスの確立を目的とし、低インダクタンス内部アンテナにより生成される低ダメージ高密度プラズマを援用したスパッタ製膜プロセスの開発に主眼をおいて研究を行った。その結果、各種ポリマーの耐熱温度よりも低い温度でも良好な特性を示す薄膜トランジスタを形成可能であることが示され、新たな製膜技術としての発展が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] プラズマを用いたソフトマテリアルプロセス技術の展開 ～低温・低ダメージの材料プロセスからプラズマ医療～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 節原 裕一
  • 雑誌名: スマートプロセス学会誌 巻: 3 ページ: 15-21
  • NAID: 130004972746
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma-Enhanced Reactive Magnetron Sputtering Assisted with Inductively Coupled Plasma for Reactivity- Controlled Deposition of Microcrystalline Silicon Thin Films (2013)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara and Akinori Ebe
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 11S ページ: 11NB05-11NB05
  • DOI: 10.7567/jjap.52.11nb05
  • NAID: 210000143099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma interaction with Zn nano layer on organic materials for analysis of early stage of inorganic/organic hybrid multi-layer formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Cho, Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: 228 ページ: S271-S275
  • DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of chemical bonding states at interface of Zn/organic materials for analysis of early stage of inorganic/organic hybrid multi-layer formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Cho, Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara, Masaharu Shiratani, Makoto Sekine, Masaru Hori
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 523 ページ: 15-19
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2012.05.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Irradiation with Ions and Photons in Ultraviolet-Vacuum Ultraviolet Regions on Nano-Surface Properties of Polymers Exposed to Plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Cho, Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara, Masaharu Shiratani, Makoto Sekine, Masaru Hori
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 号: 1S ページ: 01AJ02-01AJ02
  • DOI: 10.1143/jjap.51.01aj02
  • NAID: 210000140089
  • 査読あり
• [雑誌論文] フレキシブルデバイス創製に向けたプラズマーソフトマテリアル相互作用の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 趙研, 節原裕一, 竹中弘祐, 白谷正治, 関根誠, 堀勝
  • 雑誌名: 高温学会誌 巻: 37 ページ: 289-297
  • NAID: 10030167027
  • 査読あり
• [学会発表] RF plasma sources for PECVD and soft-material processes (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Soichiro Osaki, Kosuke Takenaka and Akinori Ebe
  • 学会等名: The International Symposium on Plasma-Nano Materials and Processes
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Properties of ICP-Enhanced Reactive Sputter Discharge for Formation of Advanced Semiconductor Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Soichiro Osaki, Yutaro Suyama, Hirofumi Ohtani, Atsuki Kanai
  • 学会等名: 6th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma 2014) / 7th International Conference on Plasma Nano Technology & Science(IC-PLANTS 2014)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Plasma-Enhanced Reactivity- Controlled Sputter Deposition Process for Low-Temperature Formation of Semiconductor Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Hirofumi Ohtani, Atsuki Kanai, Soichiro Osaki
  • 学会等名: 8th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP- 8)/31st Symposium on Plasma Processing (SPP-31)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] 高品質半導体薄膜作製のためのプラズマ支援反応性スパッタリングプロセスの高度制御性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 節原 裕一, 竹中 弘祐, 大崎 創一郎, 陶山 悠太郎, 大谷 浩史, 金井 厚毅, 江部 明憲
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Properties of ICP-Enhanced Reactive Sputter Discharge for Formation of Advanced Semiconductor Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Soichiro Osaki, Yutaro Suyama, Hirofumi Ohtani, Atsuki Kanai
  • 学会等名: 6th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma 2014)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Plasma-Enhanced Reactivity-Controlled Sputter Deposition Process for Low-Temperature Formation of Semiconductor Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Hirofumi Ohtani, Atsuki Kanai, Soichiro Osaki
  • 学会等名: 8th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-8)/31st Symposium on Plasma Processing (SPP-31)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] Development of advanced ICP-enhanced reactive sputter deposition technologies for flexible devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: The workshop of the Joint Institute for Plasma Nano Materials (IPNM)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2013-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Advanced reactive sputter deposition system enhanced with ICPs driven by new type of low- inductance antenna modules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Soichiro Osaki, Kosuke Takenaka and Akinori Ebe
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2013)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 高品質半導体薄膜作製のためのプラズマ支援反応性スパッタリングプロセスの高度制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 節原 裕一, 竹中 弘祐, 大谷 浩史, 金井 厚毅, 大崎 創一郎, 江部 明憲
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ICP-Enhanced Reactive Sputter Deposition Processes for Low-Temperature Formation of IGZO TFT (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 35th International Symposium on Dry Process (DPS2013)
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] ICP-Enhanced Reactivity-Controlled Sputter Deposition with New Type of Low-Inductance Antenna Modules for High-Rate and Large-Area Deposition of Functional Films (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Soichiro Osaki, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: The 9th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2013)
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Advanced reactive sputter deposition system enhanced with ICPs driven by new type of low-inductance antenna modules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Soichiro Osaki, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2013)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Control Capability of ICP-Enhanced Reactive Sputtering System with Inner Type Low-Inductance Antenna Modules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Soichiro Osaki, Hirofumi Otani, Atsuki Kanai, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Controllability of Plasma-Enhanced Reactive Sputter Deposition Process with ICPs Sustained by Multiple Inner Type Low-Inductance Antenna Modules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Soishiro Osaki, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 第26回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM26)
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Low-Temperature Formation of Semiconductor Films via ICP-Enhanced Reactive Sputtering for Development of Advanced Flexible Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Hirofimi Ohtani, Akinori Ebe
  • 学会等名: 第30回プラズマプロセシング研究会
  • 発表場所: 浜松
• [学会発表] ICP-Enhanced Reactive Sputtering with Multiple Inner Type Low-Inductance Antenna Modules for Large-Area Formation of Thin Film Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 5rd International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Designing Plasma-Enhanced Magnetron Sputtering with Low-Inductance Antenna Modules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: The 6th International Conference on Plasma Nano Technology & Science(IC-PLANTS 2013)
  • 発表場所: Gifu, Japan
• [学会発表] 高品質半導体薄膜作製のためのプラズマ支援反応性スパッタリングプロセスの高度制御性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 節原裕一、竹中弘祐、大谷浩史、金井厚毅、江部明憲
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木
• [学会発表] Plasma- Enhanced Sputtering Assisted with ICP via New Type of Low-Inductance Antenna for Reactivity-Controlled and Low-Damage Formation of Semiconductor Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Yasufumi Ohchi, Ken Cho, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 13th International Conference on Plasma Surface Engineering
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen, Germany
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Yuichi Setsuhara, Yasufumi OhchiKen Cho, Kosuke Takenaka, Akinori EbePlasma-Enhanced Sputtering Assisted with ICP via New Type of Low-Induetance Antenna for Reactivity-Controlled and Low-Damage Formation of Semiconductor Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Yasufumi OhchiKen Cho, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 13th International Conference on Plasma Surface Engineering
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen, Germany
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Process Control Capabilities of ICP-Enhanced Sputter Discharge for Reactive Large-Area Deposition of Functional Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka and Akinori Ebe
  • 学会等名: The 15th Korea-Japan Workshop for Advanced Plasma Process and Diagnostics
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2012-06-08
  • 招待講演
• [学会発表] Process Control Capabilities of ICP-Enhanced Sputter Discharge for Reactive Large-Area Deposition of Functional Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: The 15th Korea-Japan Workshop for Advanced Plasma Process and Diagnostics
  • 発表場所: Seoul, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-08
• [学会発表] Plasma-Enhanced Reactive Sputter Deposition with Low-Inductance Antenna for Low-Temperature Fabrication of Flexible Photovoltaic Devices (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: The 6th International Conference on Technological Advances of Thin Films & Surface Coatings
  • 発表場所: Singapore(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-15
• [学会発表] ICP-Assisted Reactive Sputter-Deposition with Inner-Type Low-Inductance Antenna (LIA) (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Akinori Ebe
  • 学会等名: The 14th International Workshop on Advanced Plasma Processing andDiagnostics, The 2nd Workshop for NU-SKKU Joint Institute for Plasma-NanoMaterials
  • 発表場所: Fukuoka, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] プラズマ支援反応性スパッタリング法による透明アモルファス酸化物半導体薄膜トランジスタ低温形成技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 節原 裕一, 趙 研, 大地 康史, 竹中弘祐, 江部 明憲
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Plasma-Enhanced Reactive Sputter Deposition with Low-Inductance Antenna for Low-Temperature Fabrication of Flexible Photovoltaic Devices (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: The 6th International Conference on Technological Advances of Thin Films & Surface Coatings
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma-Enhanced Sputtering Assisted with ICP via New Type of Low-Inductance Antenna for Reactivity-Controlled and Low-Damage Formation of Semiconductor Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Yasufumi Ohchi, Ken Cho, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 13th International Conference on Plasma Surface Engineering
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen, Germany
• [学会発表] Process Control Capabilities Of Plasma-Enhanced Reactive Sputter Deposition With New Type Of Low-Inductance-Antenna Driven ICP For Large-Area Formation Of Semiconductor Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Hirofumi Ohtani, Akinori Ebe
  • 学会等名: Joint conference on the 11th Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology (11th APCPST-11) and 25th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM-25)
  • 発表場所: Kyoto, Japa
• [学会発表] Control Capabilities of Reactive Sputter Deposition Process via ICPs Driven by Low-Inductance Antenna for Large-Area Formation of Thin Film Devices (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 65th Annual Gaseous Electronics Conference
  • 発表場所: Texas, USA
• [学会発表] Development of ICP-Enhanced Reactive Sputtering System with Multiple Low-Inductance Antenna Modules for Large-Area Deposition of Silicon Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 34th International symposium on Dry Process
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] プラズマ支援反応性スパッタリング法を用いた長尺基板対応大面積プラズマスパッタシステムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹中弘祐, 節原裕一, 江部明憲
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] ICP-Enhanced Reactive Processes with Low-Inductance Antenna (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Kosuke Takenaka, Ken Cho, Akinori Ebe
  • 学会等名: The 5th International Conference on Plasma Nano Technology & Science(IC-PLANTS 2012)
  • 発表場所: Aichi, Japan
• [学会発表] Plasma-Assisted Sputtering with ICP Driven by Inner-Type Low-Inductance Antenna (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Ken Cho,Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: 4th International Symposi凵m on Advanced PlasmaScience and its Applications (ISPIasma 2012)
  • 発表場所: Aichi, Japan
• [学会発表] 埋め込み型低インダクタンスアンテナを用いたプラズマ支援反応性スパッタリング法により作製したa-IGZO膜の特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大地康史, 趙研, 竹中弘祐, 節原裕一, 江部明憲
  • 学会等名: 応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会20周年(研究会創設25周年)記念特別シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] Plasma-Assisted Deposition of Functional Thin Films and Process Analyses for Development of Flexible Electronics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: International Union of Materials Research Society (IUMRS)- International Conference in Asia (ICA) 2011
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2011-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma-Assisted Deposition of Functional Thin Films and Process Analyses for Development of Flexible Electronics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: International Union of Materials Research Society (IUMRS)-lnternational Conference in Asia (ICA) 2011
  • 発表場所: Taipei, Taiwan(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Development of Plasma-Enhanced Reactive Large-Area Processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Akinori Ebe
  • 学会等名: Advanced Plasma Technology for Green Energy and Biomedical Apllications
  • 発表場所: Chiangmai, Thailand(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-12
• [学会発表] Development of Inner-Type ICPs for Reactive Large-Area Processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Akinori Ebe
  • 学会等名: The 13th International Workshop on Advanced Plasma Processing and Diagnostics
  • 発表場所: Deajeon, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-22
• [学会発表] Development of ICP-assisted sputter process for large-area production of thin-film solar cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: 2011 International Workshop on Environment and Resources
  • 発表場所: New Taipei City, Taiwa(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] Characterization of Inductively-Coupled RF Plasmas with Inner-Type Low-Inductance Antennas and Application to Plasma-Assisted Reactive Sputter Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken Cho, Yasufumi Ohchi, Kosuke Takenaka, Yuichi Setsuhara
  • 学会等名: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Development of Low-Damage Reactive Sputter Deposition Processes with lnner-Type Low Inductance Antenna (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Setsuhara, Ken Cho, Kosuke Takenaka, Akinori Ebe
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: Ishikawa, Japan
• [学会発表] 埋込型低インダクタンスアンテナによるプラズマ生成技術の開発と大面積・低ダメージ反応性プロセスへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 節原裕一, 趙研, 竹中弘祐, 江部明憲
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形