大気圧プラズマによるプラスチックフィルム上薄膜デバイスの高能率作製技術の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20676003
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 垣内 弘章 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10233660)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 大気圧プラズマ / 低温・高速成膜 / 電子・電気材料 / 薄膜トランジスタ

研究概要

狭い電極-基板間ギャップにガス流れを乱さずに成膜原料ガスを能率的に供給するとともに,ダストの基板表面への付着を抑止できる平行平板型電極システムを開発した.これにより,大気圧超高周波(VHF)プラズマを用いたアモルファス/微結晶 Si,Si の酸化膜および窒化膜の低温・高速・ダストフリー成膜を実証した.開発した電極システムを用いて厚さ 0.125 mm の PEN シート基板上にボトムゲート薄膜トランジスタを試作・評価した結果,基板に熱的ダメージを与えることなく,正常に動作する TFT の作製に成功した.

研究成果

• [雑誌論文] Silicon Oxide Coatings with Very High Rates (>10 nm/s) by Hexamethyldisiloxane-Oxygen Fed Atmospheric-Pressure VHF Plasma: Film-Forming Behavior Using Cylindrical Rotary Electrode (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, T. Yamada, K. Yokoyama, K. Okamura, and K. Yasutake
  • 雑誌名: Plasma Chem. Plasma Process 巻: 32 ページ: 533-545
• [雑誌論文] High-Rate HMDSO-Based Coatings in Open Air Using Atmospheric-Pressure Plasma Jet (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, K. Higashida, T. Shibata, H. Ohmi, T. Yamada, and K. Yasutake
  • 雑誌名: J. Non-Cryst. Solids 巻: 358 ページ: 2462-2465
• [雑誌論文] Room-Temperature Silicon Nitrides Prepared with Very High Rates (>50 nm/s) in Atmospheric-Pressure Very High- Frequency Plasma (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, K. Nakamura, Y. Yamaguchi, and K. Yasutake
  • 雑誌名: Plasma Chem. Plasma Process 巻: 30 ページ: 579-590
• [雑誌論文] Low refractive index silicon oxide coatings at room temperature using atmospheric- pressure very high- frequency plasma (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, Y. Yamaguchi, K. Nakamura, and K. Yasutake
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 ページ: 258-262
• [雑誌論文] Microcrystalline Si films grown at low temperatures (90-220 ℃) with high rates in atmospheric-pressure VHF plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, K. Ouchi, K. Tabuchi, and K. Yasutake
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 106 ページ: 013521 1-6
• [雑誌論文] Enhancement of film-forming reactions for microcrystalline Si growth in atmospheric-pressure plasma using porous carbon electrode (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, R. Inudzuka, K. Ouchi, and K. Yasutake
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 104 ページ: 053522 1-8
• [雑誌論文] Study on the Growth of Microcrystalline Silicon Films in Atmospheric-Pressure VHF Plasma Using Porous Carbon Electrode
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, T. Yamada, A. Hirano, T. Tsushima, and K. Yasutake
  • 雑誌名: J. Phys.: Conference Series
• [学会発表] Characterization of Amorphous and Microcrystalline Si Films Grown in Atmospheric-Pressure Very High-Frequency Plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, T. Yamada, A. Hirano, T. Tsushima, and K. Yasutake
  • 学会等名: 59th AVS International Symposium
  • 発表場所: Tampa, USA
  • 年月日: 20121029-1102
• [学会発表] 大気圧 VHF プラズマによる Si の低温・高速成膜と Si成長プロセスの考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 對馬哲平,平野 亮,山田高寛,大参宏昌,垣内弘章,安武 潔
  • 学会等名: 2012 年度 精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 20120314-16
• [学会発表] Highly Efficient Formation Technology for Si-Based Functional Thin Films at Low Temperatures Using Atmospheric- Pressure Very High-Frequency Plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, T. Yamada, A. Hirano, T. Tsushima, and K. Yasutake
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Icho-Kaikan
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Study on the Growth of Hydrogenated Amorphous and Microcrystalline Silicon Films Deposited with High Rates Using Atmospheric-Pressure VHF Plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, T. Yamada, A. Hirano, T. Tsushima, and K. Yasutake
  • 学会等名: 15th International Conference on Thin Films
  • 発表場所: Kyoto, Japan.
  • 年月日: 20111108-11
• [学会発表] High-Rate Deposition of Amorphous and Microcrystalline Si Films Using Atmospheric-Pressure VHF Plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, H. Yamada, and K. Yasutake
  • 学会等名: 2011 Korea & Japan Int. Symp. on Solar Cells
  • 発表場所: Mokpo, Korea.(招待講演)
  • 年月日: 20110926-27
• [学会発表] Atmospheric-Pressure Plasma Technology for the High-Rate and Low-Temperature Deposition of Si Thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, and K. Yasutake
  • 学会等名: 32nd International Symposium on Dry Process
  • 発表場所: 東京工業大学.(招待講演)
  • 年月日: 20101111-12
• [学会発表] Room-Temperature Deposition of Silicon Nitride Films with Very High Rates Using Atmospheric-Pressure Plasma Chemical Vapor Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kakiuchi, H. Ohmi, and K. Yasutake
  • 学会等名: 63rd Gaseous Electronics Conference & 7th International Conference on Reactive Plasmas
  • 発表場所: Paris, France.
  • 年月日: 20101004-08
• [学会発表] 大気圧・超高周波プラズマの生成と Si およびその化合物の低温・高速成膜 (2010)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章
  • 学会等名: 表面技術協会 材料機能ドライプロセス部会および関西支部表面物性研究会 合同研究会
  • 発表場所: 京都大学.(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 大気圧 VHF プラズマによる微結晶 Si 薄膜の低温・高速形成に関する研究-熱流体解析を用いた膜成長プロセスの考察- (2009)
  • 著者名/発表者名: 田渕圭太,尾内健太郎,大参宏昌,垣内弘章,安武 潔
  • 学会等名: 2009 年度 精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 20090910-12
• [学会発表] 大気圧 VHF プラズマによるシリコンナイトライドの常温・高速成膜 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村 慶,山口賀人,大参宏昌,垣内弘章,安武 潔
  • 学会等名: 2009 年度 精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 20090910-12
• [学会発表] Investigation of Deposition Characteristics and Properties of High-Rate Deposited SiNx Films Prepared at low temperatures (100-300 ℃) by Atmospheric-Pressure Plasma CVD (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, K. Nakamura, H. Ohmi, H. Kakiuchi, and K. Yasutake
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (ICANS 23)
  • 発表場所: Utrecht, The Netherlands.
  • 年月日: 20090824-28
• [図書] 大気圧プラズマ CVD による Si 高速成膜と太陽電池への応用, OPTRONICS 2012 No. 6 (2012)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章, 大参宏昌, 安武 潔
  • 総ページ数: 88-93
• [図書] 薄膜Si 太陽電池開発に向けたプラズマ CVD技術, 「大気圧プラズマの技術とプロセス開発」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章, 大参宏昌, 安武 潔
  • 総ページ数: 83-91
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 大気圧プラズマを用いた低温・高速成膜技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章, 大参宏昌, 安武 潔
  • 総ページ数: 1-7
  • 出版者: ケミカルエンジニヤリング
• [図書] 大気圧・超高周波プラズマを用いた微結晶 Siの低温・高速成膜, 表面技術, 60[6] (2009)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章, 大参宏昌, 安武 潔
  • 総ページ数: 371-375
• [図書] 大気圧プラズマ CVD 法(フィルムコーティングのための大気圧・超高周波プラズマ技術), 「新コーティングのすべて」(加工技術研究会編, 2009)第2 章, 2.2 (1) (2009)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章, 大参宏昌, 安武 潔
  • 総ページ数: 294-298
• [図書] シリコン系 CVD,「大気圧プラズマ 基礎と応用」(日本学術振興会プラズマ材料科学第153 委員会編, 2009), 第6 章, 6.7.3 [2] (2009)
  • 著者名/発表者名: 安武 潔, 垣内弘章, 大参宏昌
  • 総ページ数: 334-338
• [図書] 大気圧プラズマ CVD, 「フィルムベースエレクトロニクスの最新要素技術」, 中山弘, 中山正昭, 小川倉一 監修 (2008)
  • 著者名/発表者名: 垣内弘章, 大参宏昌, 安武 潔
  • 総ページ数: 166-175
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www-ms.prec.eng.osaka-u.ac.jp/jpn/index.html
• [産業財産権] 成膜装置 (2010)
  • 発明者名: 柴田哲司,平井孝彦,垣内弘章,安武 潔
  • 権利者名: パナソニック株式会社
  • 産業財産権番号: 特願 2010-070769
  • 出願年月日: 2010-03-25