| 研究課題/領域番号 |
26350211
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| 研究機関 | 鈴鹿工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
辻 琢人 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70321502)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 実験教材 / 集積回路 / ものづくり / 実験実習 |
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| 研究実績の概要 |
高専は，様々な制約によって現在の高度情報化社会を支える半導体デバイスのものづくり実験の実施は容易ではない．本研究は，集積回路の作製技術と集積回路に含まれる半導体デバイスの動作を学生が理論と実践の両面から効果的に修得することのできる実用的な「集積回路ものづくり作製実験教材」の開発に取り組んでいる．
これまでの取り組みによって，シリコン（Si）半導体デバイスを作製する上で欠かすことのできない不純物拡散層は，不純物源を含んだ液状のスピンオングラス（SOG）をSi基板に塗布して熱処理するだけの非常に簡易な方法で形成できる技術を確立している．同様に，アルミニウム（Al）電極の形成については，Alエッチングプロセスを省くことができるように，メタルマスクを使って形成している．この2つの技術に加えて，フォトリソグラフィプロセスを構築した結果，Si基板上に所望の2次元構造が形成できるようになり，更に，酸化膜の形成プロセスも構築し，Si基板上に良好なシリコン酸化膜が形成できるようになった．
以上の結果，Si集積回路を作製で重要な4つのプロセスが確立できたことから，これらのプロセスを組み合わせた簡略化した作製プロセスでnMOSFETの作製を試みた．その結果，線形領域と飽和領域を有する良好なドレイン電流－ドレイン電圧特性が得られた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
集積回路ものづくり実験教材の構築を目指して，これまで，その実現に克服しなければならない「nMOSFET作製プロセスの簡略化」をどのようにして実現できるか検討してきた．それを実現するために，「１．簡略化した手法による不純物拡散層の形成，２．メタルマスクを用いたAl電極の形成による電極形成プロセスの簡略化，３．簡易なフォトリソグラフィプロセスを構築」を試み，それぞれの技術を個々に確立してきた．
このように，個々のプロセスを構築できたことから，これらの技術を組み合わせた簡略化した作製プロセスでnMOSFETの作製を試みた．その結果，上記の簡略化した手法を組み合わせた作製プロセスでnMOSFETを作製できる見通しが得られた．
これらの簡略化した手法を組み合わせた作製プロセスで作製したnMOSFETのドレイン電流－ドレイン電圧特性を評価したところ，ドレイン電圧が比較的小さいときは，ドレイン電圧の増加に伴ってドレイン電流が増加する線形領域が得られた．また，ドレイン電圧が比較的大きいときは，ドレイン電圧が増加してもドレイン電流がほとんど変化しない飽和領域が得られた．これらは，典型的なnMOSFETの特性であり，このような簡略化した作製プロセスでも良好な静特性を有するnMOSFETを作製できることが確認できた．
以上の結果から，本研究課題の研究目的に対する本年度までの達成度はおおむね順調に進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の取り組みによって，集積回路ものづくり実験教材を構築するにあたって克服しなければならない「nMOSFET作製工程の簡略化」という課題を解決する見通しが得られ，さらに，良好な静特性を有する単体のnMOSFETが作製できるようになった．
これまでの取り組みで，単体のnMOSFETを作製できる見通しが得られたことから，今後は，簡略かした作製プロセスによって，複数のnMOSFETを組み合わせた集積回路の作製を試みる．複数のnMOSFETを組み合わせることで，ディジタル回路で基本となるインバータ回路が得られることから，インバータ回路を設計し，それに応じたホトマスクとAl電極を形成するためのメタルマスクを作製する．そして，これまでに確立した簡略化した作製プロセスを用いてインバータ回路を含んだ集積回路を作製し，評価する予定である．この取り組みによって，我々が構築した簡略化作製した作製プロセスで集積回路を作製し，評価する実践的な実験教材を構築することができる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究の遂行には，MOSFETを作製するために多くの装置が必要な上に，シリコン基板をはじめとする，多くの半導体や金属材料，不純物拡散剤，化学薬品及びホトレジストなどが必要である．研究を遂行する際にこれらの消耗品が不足することがないように，研究の遂行状況に応じて適宜補充する必要があり，予算には幾分の余裕を見て執行してきた．そのため次年度使用額が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
この次年度使用額は，翌年度の助成金と合わせて，今年度と同様に，上記の消耗品などの購入などに適切に使用する予定である．
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