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新しいヘテロ界面形成による高性能・省エネルギートランジスタの基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 25289082
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

丹羽 正昭  東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (90608936)

研究分担者 蓮沼 隆  筑波大学, 数理物質科学研究科, 准教授 (90372341)
白石 賢二  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334039)
佐藤 創志  東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 助教 (80649749)
連携研究者 山部 紀久夫  筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (10272171)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
キーワード絶縁破壊機構 / 表面・界面物理解析 / 信頼性物理 / ゲート絶縁膜 / 結晶性 / ヘテロエピタキシャル成長 / 透過型電子顕微鏡 / SiC MOS / GaN on Si(001) / 結晶欠陥 / 発光解析 / ヘテロ界面 / 断面TEM観察 / 炭化ケイ素 / MOSゲート絶縁膜 / TDDB / Soft Breakdown / Hard Breakdown / 経時酸化膜絶縁破壊 / 絨毯爆撃状絶縁破壊痕 / SiO2
研究成果の概要

現代の深刻なエネルギー問題、特に電気エネルギーの観点から、ワイドギャップ半導体を用いた高性能・低消費電力型のパワーデバイス用MOSFETの基本的な課題、具体的には、1)Al, Ploy Si/SiO2/SiCキャパシタの絶縁破壊現象および、2)GaN/BP/Si(001)積層構造の結晶性評価を行った。
1)では、Si-MOSでは見られない特有の”絨毯爆撃状”絶縁破壊痕を確認し,その発生機構を電気的、物理解析的に解明した。2)では、Si(001)直上のBPの結晶構造の乱れが、表面方向に沿って減少し、結晶性の良好なGaN層を形成するためには、欠陥の少ないBP表面が不可欠であることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Formation mechanism of concave by dielectric breakdown on silicon carbide metal-oxide-semiconductor capacitor2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sato, K. Yamabe, T. Endoh, M. Niwa
    • 雑誌名

      Microelectronics Reliability

      巻: 58 ページ: 185-191

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Failure Analysis of a SiC MOS Capacitor with a Poly-Si Gate Electrode2016

    • 著者名/発表者名
      Soshi Sato, Kikuo Yamabe, Tetsuo Endoh, Masaaki Niwa
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 858 ページ: 485-488

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.858.485

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiple breakdown model of carpet-bombing-like concaves formed during dielectric breakdown of silicon carbide metal-oxide-semiconductor capacitors2014

    • 著者名/発表者名
      Soshi Sato, Yuki Hiroi, Kikuo Yamabe, Makoto Kitabatake, Tetsuo Endoh, and Masaaki Niwa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53

    • NAID

      210000144325

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A shottky barrier between SiC epitaxial layer and Al-C-Si alloy formed by dielectric breakdown of SiC MOS capacitor with aluminum electrode2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sato, K. Yamabe, T. Endoh, M. Niwa
    • 学会等名
      23 rd International Symposium on the the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits
    • 発表場所
      Manira Bay Sands, Singapore
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiC MOSキャパシタに見られる絨毯爆撃状破壊痕2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤創志
    • 学会等名
      NWDTF in Sendai および通研プロジェクト合同委員会
    • 発表場所
      東北大学 国際集積エレクトロニクス研究開発センター(仙台)
    • 年月日
      2016-03-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Poly-Si電極を用いたSiC MOSキャパシタの絶縁破壊後に見出した特徴的な破壊箇所2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤創志、 山部紀久夫、 遠藤哲郎、丹羽正昭
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノロジー研究会 ―材料・プロセス・デバイス特性の物理―(第21回研究会)
    • 発表場所
      東レ研修センター 三島(静岡)
    • 年月日
      2016-01-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Failure analysis of SiC MOS capacitor with poly-Si gate electrode2015

    • 著者名/発表者名
      S. Sato, K. Yamabe, T. Endoh, M. Niwa
    • 学会等名
      16th International Conference on Silicon Carbide and Related Materials
    • 発表場所
      Giardini Naxos (Italy)
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of series resistance on dielectric breakdown phenomenon of silicon carbide MOS capacitor2015

    • 著者名/発表者名
      S. Sato, Y. Hiroi, K. Yamabe, M. Kitabatake, T. Endoh, M. Niwa
    • 学会等名
      22nd International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits
    • 発表場所
      Lakeshore Hotel, Hsinchu (Republic of China)
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Reliability Physics on High-k/Metal Gate and Power Devices2015

    • 著者名/発表者名
      M. Niwa
    • 学会等名
      22nd International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits
    • 発表場所
      Lakeshore Hotel, Hsinchu (Republic of China)
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Basic Study onHybridization Technologies toward Intelligent Power Devices2015

    • 著者名/発表者名
      丹羽正昭
    • 学会等名
      1st CIES Technology Forum -Power Device Project
    • 発表場所
      大手町産経プラザ(東京都 千代田区)
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiC MOSキャパシタのTZDB測定時動画撮影による絨毯爆撃状破壊痕形成メカニズムの解明2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤 創志、廣井 佑紀、山部 紀久夫、北畠 真、遠藤 哲郎、丹羽 正昭
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス(神奈川県 平塚市)
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiC熱酸化膜MOS構造における特徴的な絶縁破壊痕の解析とモデル化2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤創志、廣井佑紀、山部紀久夫、北畠真、遠藤哲郎、丹羽正昭
    • 学会等名
      応用物理学会 薄膜・表面物理分科会・シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会 「ゲートスタック研究会 ─材料・プロセス・評価の物理─」(第19回研究会)
    • 発表場所
      ニューウェルシティー湯河原
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SiC熱酸化膜MOSキャパシタの絶縁破壊痕表面における炭素の挙動2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤創志、廣井佑紀、山部紀久夫、北畠真、遠藤哲郎、丹羽正昭
    • 学会等名
      第61回春季応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 熱酸化SiC MOSキャパシタの絶縁破壊痕の形状評価2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤創志、廣井佑紀、山部紀久夫、北畠真、遠藤哲郎、丹羽正昭
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Carpet-Bombing-like Concaves on SiC MOS Capacitors Formed by Dielectric Breakdown2013

    • 著者名/発表者名
      Soshi Sato, Yuki Hiroi, Kikuo Yamabe, Makoto Kitabatake, Tetsuo Endoh, and Masaaki Niwa
    • 学会等名
      2013 International Workshop on DIELECTRIC THIN FILMS FOR FUTURE ELECTRON DEVICES: SCIENCE AND TECHNOLOGY
    • 発表場所
      University of Tsukuba, Tokyo Campus
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東北大学 国際集積エレクトロニクス研究開発センター

    • URL

      http://www.cies.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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