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半導体研究者の業績紹介サイト | 芝原　健太郎 (Kentaro Shibahara)site

芝原健太郎（Kentaro Shibahara）|半導体研究者のアーカイブ
故芝原健太郎 広島大学半導体産業技術研究所1準教授のアーカイブサイト　

Kentaro Shibahara（1960 – 2011）

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主な研究業績(京都大学時代1984年ー1988年）

SiCのステップ制御エピタキシー2（Step-Controlled Epitaxy）
1987年、黒田尚孝と芝原健太郎によって実現3（京都大学松波弘之研究室）
今日のSiCパワーデバイス実用化につながる基盤技術（→SiC研究紹介）

▶ この研究業績によりSSDM Award4を受賞（2005年)
Step-Controlled VPE Growth of SiC Single Crystals at Low Temperatures（全文）　[DOI:10.7567/SSDM.1987.C-4-2]
▶実現の記録：「証言記録　ステップ制御エピタキシー 黒田尚孝と 芝原健太郎による実現」

右：CVD法の図解　SiC基板上にSiC薄膜を成長5

世界初の反転型SiC-MOSFETを作製・動作実証※(1986年）
今日のSiCパワーデバイスにつながる先駆的成果

▶IEEE Electron Device Lett.誌（EDL）に掲載6
“Fabrication of inversion-type n-channel MOSFETs using cubic SiC on Si(100)”[DOI: 10.1109/EDL.1986.26522]
▶ 松波弘之 京都大学名誉教授 が語る
「芝原健太郎 世界初 反転型SiC-MOSFETを実現」　

反転型SiC-MOSFETの断面模式図7　

オフ角基板によるAPD抑制
Antiphase-domain-free growth of cubic SiC on Si(100)（1986年の研究、1987年発表）
オフ角基板を用いることでAPD発生を抑制できることを見出した

【関連する先行研究：1986年】原子ステップとAPD発生の研究(1986年）

主な研究業績(広島大学時代1995年ー2011年）

a）ゲート長100 nm以下，ゲート酸化膜1.2 nmの極微細MOSFETを実現（1998年）

ｂ）アンチモン(Sb)斜めイオン注入を提案し，電流駆動力の向上を実証（2002 年）

ｃ）メタルゲートの仕事関数変調を可能にする複数の手法を実証（2003年～2006年）

ｄ）Ge極浅接合形成時の表面荒れ抑制技術を提案（2006年～）

━SiCステップ制御エピタキシーについての図、資料、説明━

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.　　CVD装置の反応管の中で、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) )　

━世界初の反転型SiC-MOSFETについての図、資料、説明━

　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パワーデバイスにつながる先駆的成果です.
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.
芝原が、CVD装置でSiC薄膜を成長させる方法を説明しています（「テクノピア新しい半導体材料」8より一部抜粋※）

━オフ角基板によるAPD抑制についての図、資料、説明ー

オフ角基板によるAPD抑制
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と図.
この球面研磨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,SiCステップ制御エピタキシー実現へつながった.
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〗

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※名前の漢字は「柴原」ではなく「芝原」が正しい表記です。

  1. 半導体産業技術研究所（RICE）：2011年当時は広島大学ナノデバイス・バイオ融合科学研究所、1995年～2008年はナノデバイス研究所. 芝原は同時に広島大学大学院先端物質科学研究所の所属だった ↩︎
  2. ステップ制御エピタキシー：（Step-Controlled Epitaxy）：SiCの結晶表面に形成された原子ステップを利用して結晶成長を制御し、高品質なSiCエピタキシャル薄膜・単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、ステップ制御VPE成長（Step-Controlled VPE Growth）とも呼ばれる。 ↩︎
  3. 黒田尚孝と芝原健太郎によって実現：黒田尚孝が実験を担当し、芝原健太郎は先行研究の指導、研究上の着想につながる知見の提供、実験結果についての議論、成長表面の確認、SSDM 1987アブストラクトの執筆および口頭発表を担った。その背景には、京都大学・松波弘之研究室で芝原が先行して行っていたSiC結晶成長研究があり、この研究がStep-Controlled Epitaxyの着想につながった。証言記録　ステップ制御エピタキシー ― 黒田尚孝と芝原健太郎による実現」。 ↩︎
  4. 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 ↩︎
  5. CVD法の図解　SiC基板上にSiC薄膜を成長: ※ 1 ）についての図、資料、説明を参照 ↩︎
  6. IEEE Electron Device Lett.誌（EDL）に掲載： 掲載された論文…K. Shibahara, T. Saito, S. Nishino, and H. Matsunami, “Fabrication of inversion-type n-channel MOSFETs using cubic SiC on Si(100)”, IEEE Electron Device Lett.,7 (1986) 692-693.[DOI: 10.1109/EDL.1986.26522]　記事「芝原健太郎｜世界初の反転型SiC-MOSFET動作実証― IEEE EDL掲載（1986）」　
    IEEE Electron Device Lett.誌（EDL）は、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.　ここに論文が掲載されることは、電子デバイス分野において非常に重要であり、研究者の評価やキャリアに大きな意味を持つ.　IEEE（米国電気学会）は世界最大の技術者組織.　  ↩︎
  7. 模式図：※2 ）についての図、資料、説明を参照 ↩︎
  8. 「テクノピア新しい半導体材料」：1986年前後の時期に三田工業㈱が製作していた動画シリーズ。掲載と著作権についてはこのページの最下部付近の説明を参照※） ↩︎

※「テクノピア新しい半導体材料」：1986年前後の時期に三田工業が製作していた動画シリーズ。三田工業は1998年に事実上倒産し、現在は京セラドキュメントソリューソンズとなっている。著作権は当時作製した三田工業に著作権があったが、京セラドキュメントソリューションズでは動画の存在も著作権所有も確認できないとのことであった。㈱京セラでも同様の状態であったため、京セラ広報部と相談の上、一部を掲載することとした。動画の後半は、京都工繊大学西野茂弘元教授が作製されています。

※「柴原健太郎」と検索してこのサイトを訪れて下さる方も多いのですが、正しい漢字は「芝原健太郎」です。「タウアニン 半導体」や「タウア・ニン 最新vlsiの基礎 第3版」、「松波　弘之」先生の名前での訪問も多くあります。「タウア・ニン 最新vlsiの基礎」は芝原健太郎が監訳し、広く使って頂いています。 [”タウア・ニン”監訳エピソードはこちら] 

編集履歴2026.1.　動画２本掲載。1/18動画「基板への成長]更新（差し替え。1/20見出し作製、動画更新（差し替え）6月　重い動画リンク削除、トピックス追加、8月脚注追加、１）と２）との順番変更、