教員紹介

山本 秀和 教授 
工学博士(北海道大学)

プロフィール

山本秀和

略歴
北海道大学卒業
北海道大学大学院工学研究科博士後期課程修了
三菱電機入社
関西(19年), 福岡(3年), 熊本(3年半), 関西(半年)
2010年4月より千葉工業大学
自己紹介

2010年4月に赴任しました。

北海道で生まれ,関西,九州で暮らしましたが,関東に住むのは初めてです。

大学時代から様々な半導体を用いたデバイスの研究・開発を行ってきました。

趣味・特技
ウォーキング:メタボ対策で,1日10000歩を目標に歩いています。
ものを集めること(変なものが多いので不評):旅行先のマグネット,牛乳キャップ,お酒のラベル,フィギャー(戦車,ウルトラマン,ガンダム,仮面ライダー,・・・)など
受験生の皆さんへ
大学生活は社会に出るための第一歩です。皆さんの長い人生で,自分が目指していく何かを,大学で見つけて下さい。

専門

  • グリーンエネルギー
  • 半導体結晶材料
  • 半導体デバイス

キーワード

  • グリーンエネルギー
  • パワーデバイス
  • 半導体結晶
  • 結晶欠陥解析

研究内容

現在,地球は温暖化という病気に侵されつつあります。地球を救うには二酸化炭素排出量を大幅に削減しなくてはなりません。太陽光,風力,水力,地熱,潮力,波力などの自然エネルギーの有効活用や,ハイブリッドカー,電気自動車や燃料電池車の実現,省エネルギーのための電化製品のインバータ化などが地球温暖化防止の救世主として期待されています。これらに使われているデバイスをまとめてグリーンデバイスといいます(人間が知恵を絞って作ったものをデバイスと呼びます)。そして,図1に示したように,様々な分野でエネルギーの有効活用を司っているのがパワーデバイスです。本研究室では,パワーデバイス用半導体結晶の高品質化を通して,パワーデバイスの性能向上を目指す研究を行っています。

図1 いろいろなところに使用されるパワーデバイス
図1 いろいろなところに使用されるパワーデバイス

現状のパワーデバイスは,単結晶半導体を用いて製造されています。単結晶とは,原子が規則正しく配列されたものですが,実際には図2に示したような様々な原因で様々な形態の配列の乱れが発生します。これらの乱れは結晶欠陥と呼ばれ,デバイスの不良を引き起こします。結晶欠陥には,点欠陥(空孔,格子間原子,不純物原子),線欠陥(転位),面欠陥(積層欠陥,表面),体積欠陥(空洞,析出物)があります。どのような欠陥が存在するとどの程度の不良が発生するのかを明らかにして,結晶の製造条件にフィードバックすることを目的に研究を進めています。

図2 様々な結晶欠陥
図2 様々な結晶欠陥

パワーデバイス用半導体結晶の評価・解析を行い,以下のような成果を得ています。

  1. パワーデバイス用シリコン(Si)結晶中の転位欠陥にはデバイスの不良を引き起こすものと影響しないものが存在するが,様々な評価手法を通してそのメカニズムを明らかにした。
  2. 次世代パワーデバイス用結晶として期待されている炭化ケイ素(SiC)中には,X線トポグラフィと呼ばれる検出方法で検出可能な積層欠陥と検出できない積層欠陥が存在する。その理由を原子配列から明らかにした。
  3. SiCパワーデバイスの製造プロセスの課題の1つに高温活性化熱処理があるが,このプロセスにレーザー熱処理を適用することを検討している。様々な評価から,結晶状態へのレーザーエネルギーの影響が判明してきている。
  4. もう1つの次世代パワーデバイス用結晶である窒化ガリウム(GaN)は,Si上にGaNを成膜したGaN on Siを用いたデバイスが実用化されつつある。GaN on Siに必須の応力緩和層の評価にラマン散乱分光測定が有効であることを示してきた。
  5. GaN 結晶の高品質化にはGaN on GaN構造が有効であるが,課題が多い。高不純物濃度GaN基板上にGaN層を成膜する際に,GaN基板から不純物が抜ける現象を初めて見出した。
  6. 走査型プローブ顕微鏡をパワーデバイス用結晶評価に用いる検討を開始した。Si,SiC,GaNそれぞれに適用して,興味深い結果が得られている。

1例として図3は,4H-SiC中の積層欠陥を透過型電子顕微鏡で評価した結果です。4Hとは(2 2)構造の結晶構造を示します。X線トポグラフィで検出可能な積層欠陥は,上下の4H-SiCの間に(3 3 3)構造のSi-C単位層が存在しています。一方,X線トポグラフィで検出できない積層欠陥は,上下の4H-SiCの間に(3 3 3 3)構造のSi-C単位層が存在しています。そのため,上下の4H-SiCの周期性は崩れておらず,X線トポグラフィではコントラストが現れないことが判明しました。

図3 SiC結晶の透過電子顕微鏡評価
図3 SiC結晶の透過電子顕微鏡評価

著書

パワーデバイス,半導体集積回路,および電気電子材料に関する教科書(図4)を執筆し,学部および大学院の講義で使用しています。

教科書:パワーデバイス

教科書:ワイドギャップ半導体パワーデバイス

教科書:半導体LSI技術

教科書:現代電気電子材料


図4 執筆して講義に使用している教科書

2014年

国際会議発表
  1. Hidekazu Yamamoto,
    “Defects and Impurities in Si Wafers for Power Devices”
    Proceedings of the Forum on the Science and Technology of Silicon Materials 2014 (Hamamatsu), pp.55-63 (Invited)
  2. Hidekazu Yamamoto,
    “Trends in the Development of SiC Power Devices by Manufactures”
    2014 International Conference on Solid State Devices and Materials, Short Course A, pp.13-29 (Invited)
その他外部獲得資金
  1. 奨学寄付金「アドバンテスト」 山本秀和
  2. 奨学寄付金「出光興産」 山本秀和
社会人講座
  1. 第1920回Technical Seminar「パワーデバイスの構造と製造技術★徹底解説」
    電子ジャーナル 山本秀和 1月15日
  2. セミナー「ほんとはどうなの?SiC/GaNパワーデバイスの本格量産」半導体産業新聞 山本秀和 3月27日
  3. 第2222回Technical Seminar「Si/SiC/GaNパワーデバイス★徹底比較」電子ジャーナル 山本秀和 5月15日
  4. 2014年第1回例会「パワーデバイスの技術開発動向と今後の課題」半導体ネットおかやま 山本秀和 8月21日
  5. 企業技術者を対象としたパワーエレクトロニクス入門講座「パワーデバイスの種類と特徴」電気学会産業応用部門 山本秀和 9月10日
  6. 第2547回Technical Seminar「Si/SiC/GaNパワーデバイス★徹底解説」電子ジャーナル 山本秀和 11月12日
その他(著作)
  1. 電子機器・部品における故障・発火原因解析と対策技術 山本秀和
    第5章第5節「パワーデバイスの評価技術」pp.434-438
    技術情報協会 7月31日
  2. 10年後の市場・技術予測とそこから読み解く必然の研究開発テーマ 山本秀和
    第7章第2節「次世代パワーデバイスの現状と課題および将来求められる新技術、新材料」pp.349-353
    技術情報協会 8月29日

2013年

著書
  1. 現代電気電子材料 山本秀和、小田昭紀 コロナ社 9月13日
学術論文、国際会議Proc.(査読あり)
  1. Hidekazu Yamamoto,
    “Assessment of Stacking Faults in Silicon Carbide Crystals”
    Sensors and Materials, Vol. 25, No.3, pp.177-187 (2013)
国際会議発表
  1. Hidekazu Yamamoto,
    “Next Generation Silicon Wafer for Power Devices”
    2013 JSAP-MRS Joint Symposia, 19p-PM4-3, (2013)
新聞雑誌発表
  1. 「原子間力顕微鏡によるパワーデバイス用半導体結晶の評価」トライボロジー pp.16-18 8月10日
その他外部獲得資金
  1. 奨学寄付金「アドバンテスト」 山本秀和
社会人講座
  1. セミナー 日本テクノセンター 2月26日
    「SiC/GaNパワーデバイスの基礎とモジュール化技術」山本秀和
  2. セミナー AndTech 3月27日
    「パワーデバイスのモジュール化と信頼性向上」山本秀和
  3. 第1585回 Technical Seminar 電子ジャーナル 5月16日
    「Si/SiC/GaNパワーデバイス★徹底比較」山本秀和
  4. ユーザーズミーティング ワークショップ Park Systems 5月31日
    「パワーデバイス用結晶とAFM による評価事例」山本秀和
  5. 第1929回 Technical Seminar 電子ジャーナル 10月24日
    「パワーデバイス用ウェーハの大口径化技術」山本秀和
  6. セミナー R & D支援センター 10月28日
    「SiC/GaNパワーデバイスの技術開発動向と今後の課」山本秀和
  7. セミナー 技術情報協会 12月11日
    「パワーデバイスの信頼性評価技術」山本秀和
その他(著作)
  1. 技術シーズを活用した研究開発テーマの発掘 第2節「SiCパワー半導体を活用した研究開発テーマの発掘」pp.205-212 技術情報協会 7月31日

2012年

学術論文、国際会議Proc.(査読あり)
  1. Naoto Kitaki, Shota Yamaga, Kohta Kawamoto, and Hidekazu Yamamoto,
    “Elucidation of Misfit Dislocation Generation Mechanisms in Silicon Epitaxial Wafers”
    The 6th International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials (JSPS Si Symposium), Nov. 19-23, 2012, Kona, Hawaii, USA
新聞雑誌発表
  1. 「パワーデバイスの最新動向」日本半導体ベンチャー教会誌 6月27日
    山本秀和
その他外部獲得資金
  1. 奨学寄付金「㈱アドバンテスト」 山本秀和
社会人講座
  1. 特別セミナー「SiC,GaNパワーデバイスの最新技術動向と課題」TH企画
    山本秀和 1月25日
  2. 第3回パワーデバイスセミナー「パワーデバイス信頼性評価および関連重要性能と今後の要求」パワーデバイス研究会 山本秀和 2月6日
  3. 第1119回Technical Seminar「Si/SiC/GaNパワーデバイス★徹底比較」電子ジャーナル 山本秀和 2月15日
  4. 第2回パワーデバイス勉強会 「SiCパワーチップの潜在能力を引き出すモジュール化技術」パワーデバイス研究会 山本秀和 3月13日
  5. 講演会「パワーデバイスの最新動向と材料技術」新化学技術推進協会
    山本秀和 3月21日
  6. セミナー「次世代パワーデバイスの技術開発・研究動向と求められる周辺技術」
    技術情報教会 山本秀和 3月23日
  7. 講演会「次世代パワーデバイスの技術開発・研究動向と求められる周辺技術」
    韓国経営企画協会 山本秀和 5月15日
  8. セミナー「SiC/GaNパワーデバイスの特徴・技術動向と今後の課題」
    R&D支援センター 山本秀和 7月30日
  9. 第1430回Technical Seminar「パワーデバイスの構造と製造技術★徹底解説」
    電子ジャーナル 山本秀和 10月17日
  10. セミナー「パワーデバイスの評価技術」技術情報教会 山本秀和 10月31日
教科書
  1. 「パワーデバイス」コロナ社 山本秀和 2月16日
  2. 「半導体LSI技術」共立出版 牧野博之、益子洋治、山本秀和 3月15日

2011年

学術論文、国際会議Proc.(査読あり)
  1. H. Yamamoto and T. Hashizume,
    “Influence of Crystal Defects and Contaminations in MOS-LSIs and Power Device”
    Pysica Status Solidi C, Vol.C8, No.3, pp.82-88 (2011).
社会人講座
  1. Electronic Journal 第690回 Technical Seminar 「SiC/GaNパワーデバイス★徹底解説」 山本秀和 2月23日
  2. 技術情報協会 講演会 「次世代パワーデバイスにおける研究開発の“次の狙いどころ”」 山本秀和 5月26日
  3. R&D支援センター セミナー 「SiC/GaNパワーデバイスの特徴・技術動向と今後の課題」山本秀和 7月29日
  4. 技術情報協会 講演会 「次世代パワーデバイスの技術開発・研究動向と求められる周辺技術」 山本秀和 9月26日
  5. Electronic Journal 第942回 Technical Seminar 「パワーデバイスの構造と製造技術★徹底解説」 山本秀和 10月12日
  6. 日本テクノセンター セミナー「SiC,GaNパワーデバイスの潜在能力と引き出すための技術」山本秀和 10月26日
  7. 技術情報協会 講演会 「次世代パワーデバイス関連の技術開発・研究動向」 山本秀和 10月27日
その他
  1. IEEE CPMT Society Japan Chapter 「低温接合による3D集積化研究会」講演会 「パワーデバイスの構造と製造技術」山本秀和 9月7日
  2. JEITA SOIウェーハ関連技術小委員会 ヒアリング 「パワーデバイスの現状とSOI基板への期待」 山本秀和 11月17日
  3. ピューリフィケーション研究会 第1回PTシンポジウム 「次世代パワーデバイスへの期待と課題」 山本秀和 11月18日

2010年

国際会議発表
  1. Hidekazu Yamamoto and Tamotsu Hashizume,
    “Influence of Crystal Defects and Contaminations in MOS-LSIs and Power Devices” (Invited),
    European Materials Research Society 2010 Spring Meeting, Symposium on Advanced Silicon Materials Research for Electronic and Photovoltaic Applications II (Strasbourg, France, June, 2010)
社会人講座
  1. 半導体産業新聞セミナー 「ビジネス人のための『パワーデバイス』入門&ときほぐし」 山本秀和 4月19日
  2. 半導体産業新聞セミナー 「ビジネス人のための『パワーデバイス』入門&ときほぐし」 山本秀和 5月24日
  3. 半導体産業新聞セミナー 「新材料(SiC,GaN,サファイア基板)ときほぐし」
    山本秀和 7月12日
  4. EDN Japan主催 第6回パワーマネージメントセミナー 「パワーデバイスの過去、現在、未来」 山本秀和 9月16日
  5. Electronic Journal 第599回 Technical Seminar 「パワーデバイスの構造と製造技術★徹底解説」 山本秀和 10月25日
中高生出前講義
  1. 「地球温暖化防止に向けた電気的取り組み」 東京学館高等学校 山本秀和 10月7日