芝原健太郎サイト



半導体研究者 芝原健太郎の業績を紹介するメモリアルサイトです 

(柴原健太郎ではなく芝原健太郎です)



世界初の 反転型SiC-MOSFET1 作製動作を確認しました(1986年)Si2基板上の3C-SiCを用いて 反転型SiC-MOSFET を作製. 今日のSiC3基板上SiCパワーデバイスの先駆けです SiC半導体研究業績紹介

IEEE Electron Device Lett.誌4に掲載 

松波弘之 京都大学名誉教授(IEEEエジソン賞受賞)が語る 

 



ステップ制御エピタキシー5を実現,
SiCパワーデバイス実用化を可能にしました 

2005年 SSDM Award6受賞

寄稿「証言記録 ステップ制御エピタキシー
     —黒田尚孝氏と芝原健太郎による実現—


(記事) SSDM  iC半導体研究業績紹介 

 反転型SiC-MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)の断面模式図. Si(100)基板上に成長した3C-SiC(100)薄膜結晶を用いて作製した.〔ページ最初のカラー断面模式図の元となる図〕
反転型SiC-MOSFETのドレイン電流・電圧特性

芝原が作製・動作確認したこの反転型MOSFETは世界初のSiCデバイスで, 今日電気自動車などで実用化されているSiCパワーデバイスの先駆けです.

SiC半導体研究業績紹介

IEEE Electron Device Lett.掲載全面

このページ最上部Pickup1の反転型SiC-MOSFETは、このCVD装置を用いて、シリコン(Si)基板上にシリコンカーバイド(SiC)結晶薄膜を成長させて作成された. 反応管の中で、シラン(SiH4)とプロパン(C3H8)を反応させ、Si基板の上にSiC薄膜膜結晶を成長させる. ディボラン(B2H6)とフォスフィン(PH3)はドーピングガス. ガスによって不純物を添加し、電気的性質をコントロールする.

ステップ制御エピタキシーでは、SiC基板の上にSiC薄膜結晶を成長させた. この技術は今日のSiCパワーデバイス実用化を可能にした.  反応管の中で、シラン(SiH4)とプロパン(C3H8)を反応させ、SiC基板の上にSiC薄膜結晶を成長させる. ディボラン(B2H6)とフォスフィン(PH3)はドーピングガス
ステップ制御エピタキシーによって、SiC結晶成長層の表面が鏡面状になり、良質のMOSFETを安定作製できるようになった.((上の(a) に対して下の(b) ) 

球面研磨を施したSi(100)基板上に3C-SiC薄膜結晶を成長させた試料の写真.

この球面基板上への成長の結果より、(100)基板を<011>方向に2度傾けた基板を使うことにより, APD(Anti-Phase-Domain)のない3C-SiC膜が得られるようになった.

この研究でオフ角基板の有用性が認識され、次のデバイス(反転型SiC-MOSFET)作製・動作実証などへつながった. 

SiC半導体研究業績紹介

〖上の説明:球面研磨基板上にSiC結晶を成長させたところ、結晶の軸の向きによって表面が荒れている部分と鏡面状の部分ができた. 結晶の軸の向きが(100)面で<011>方向に2度傾いているSi基板を用いるとその上に鏡面状のSiC薄膜結晶が成長するとわかった. の意〗

  1. 反転型MOSFET(モスエフイーティー):電流を遮断できる性能をもつMOSFET*(MOS型電界効果トランジスタ)のこと。MOSFETを実用化するうえで、もっとも基本となる性能のひとつ.電流祖遮断できる性能をもつMOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)のこと。 ※MOSFET(モスエフイーティー)…(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)金属酸化膜半導体電界効果トランジスタまたはMOS型電界効果トランジスタ ↩︎
  2. Si :シリコン ↩︎
  3. SiC(エスアイシー):シリコンカーバイド。炭化ケイ素。SiC半導体は日経新聞などでは、炭化ケイ素半導体と表記されている ↩︎
  4. IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS (EDL) : IEEE Electron Devices Society が発行する公式ジャーナル. 研究の新規性やインパクトが強く求められるトップクラスの速報誌として国際的に認知されているIEEEは米国電気電子学会。 ↩︎
  5. ステップ制御エピタキシー:高品質の(SiC)エピタキシャル薄膜結晶を成長させる方法 ステップ制御エピタキシャル成長法 ↩︎
  6. SSDM Award : 国際学会SSDMで発表された過去(1969年の第1回から数年前まで)の論文の中から、年に1件だけ表彰されるたいへん栄誉な賞。SSDMは「International Conference on Solid State Devices and Materials」の略。 半導体や固体デバイス・材料分野における世界的権威のある国際学会 ↩︎