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2015 年度 実績報告書

ウェットレーザプロセッシングにおける超高速ドーピング機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25289105
研究機関九州大学

研究代表者

浅野 種正  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (50126306)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードレーザープロセッシング / レーザードーピング / 炭化シリコン / パワーデバイス / JBS / 電力用半導体素子 / ドーピング / 4H-SiC
研究実績の概要

本年度は,昨年度の研究で発見した現象である,4H-SiC上に堆積したアルミニウム薄膜へのレーザー照射によるアルミニウムのドーピング現象を中心に,(1)ドーピング特性の調査,(2)大気中照射および水中照射での発光現象の解析,(3)コンタクト抵抗に評価,(4)デバイスの試作を行った.用いたレーザーは,フッ化クリプトンエキシマレーザである.
・アルミニウム薄膜の厚さには最適値が存在し,その厚さは約250nmであることがわかった.最適な厚さは,高温の溶融アルミニウムがSiC表面に存在する条件として決定されること理解される.
・発光特性を解析した結果,大気中照射では表面近傍にプラズマ密度が1CC当たり約10の16乗,電子温度2.1エレクトロンボルトの高密度・高温のアルミニウムガスプラズマが生成されることがわかった.一方,水中で照射するとプラズマ発光を検出できなかった.これらの結果から,ドーピングは,生成したプラズマを介して固体に付与されたエネルギーによってSiC表面が加熱され,熱拡散過程で行われると理解できる.ただし,電気炉加熱によって得られる範囲での温度域について報告されている拡散定数よりもはるかに大きな拡散定数をもつ現象については,今後さらに詳細な調査が望まれる.
・伝送線路モデル(TLM)法によるオーミック接触の接触抵抗評価を行った結果,本ドーピング法を用いることによって10のマイナス5乗オーム平方センチ台の接触抵抗を,特殊な金属間化合物を形成しなくとも実現できることがわかり,素子作製に応用できるオーミック接触を形成できることを示した.
・酸化シリコン薄膜をマスクに用いた選択ドーピングが可能であることを見出し,その手法を用いて接合障壁型ダイオード(JBS)を試作した結果,期待通りの特性が得られ,デバイス応用が可能であることがわかった.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 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) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Al Doping from Laser Irradiated Al Film Deposited on 4H-SiC2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, R.Sumina, H. Ikenoue, T. Asano
    • 雑誌名

      Material Science Forum

      巻: 824 ページ: in print

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Al doping of 4H-SiC by laser irradiation to coated Al film and its application to junction barrier Schottky diode2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, R.Sumina, H. Ikenoue, T. Asano
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 ページ: 04ER07-1-6

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.04ER07

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extremely Enhanced Diffusion of Nitrogen in 4H-SiC Observed in Liquid-Nitrogen Immersion Irradiation of Excimer Laser2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, D. Marui, H. Ikenoue, T. Asano
    • 雑誌名

      Material Science Forum

      巻: 821-823 ページ: 448-445

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.821-823.448

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 堆積薄膜へのレーザ照射による4H-SiCへのAlのドーピング特性2016

    • 著者名/発表者名
      角名 陸歩, 池田 晃裕, 池上 浩, 浅野 種正
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] SiNx膜レーザーアブレーションによる4H-SiCへの窒素ドーピングと窒素拡散機構に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      小島 遼太, 池上 浩, 諏訪 輝, 池田 晃裕, 中村 大輔, 浅野 種正, 岡田 龍雄
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] Improvement in contact resistance of 4H-SiC by excimer laser doping using silicon nitride films2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kojima, H. Ikenoue, T. Suwa, A. Ikeda, Daisuke Nakamura, T. Asano, Tatsuo Okada
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      2016-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] SiNx膜レーザーアブレーションによる4H-SiCへの窒素ドーピング及び電気特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      小島 遼太, 池上 浩, 諏訪 輝, 池田 晃裕, 中村 大輔, 浅野 種正, 岡田 龍雄
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第 36 回年次大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-01-10
  • [学会発表] 堆積Al薄膜へのレーザー照射による4H-SiCへのAlドーピング2015

    • 著者名/発表者名
      角名 陸歩, 池田 晃裕, 浅野 種正
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-10-30
  • [学会発表] Al doping from laser irradiated Al film deposited on 4H‐SiC2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, R. Sumina, H. Ikenoue, T. Asano
    • 学会等名
      16th International Conference on Silicon Carbide and Related Materials
    • 発表場所
      Giardini Naxos
    • 年月日
      2015-10-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Al Doping of 4H-SiC by Laser Irradiation to Coated Film and Its Application to Junction Barrier Schottky Diode2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, R. Sumina, H. Ikenoue, T. Asano
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-09-28
    • 国際学会
  • [備考] 九州大学研究者情報

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K002917/index.html

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公開日: 2017-01-06  

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