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Development of chemical-free and sophisticated manufacturing process for semiconductor substrate through hydrogen cycle

Research Project

Project/Area Number 16H04245
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Production engineering/Processing studies
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Ohmi Hiromasa  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00335382)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 安武 潔  大阪大学, 工学研究科, 教授 (80166503)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2016: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Keywordsシリコン / プラズマ / 水素 / ウエハ加工 / 製造技術 / 欠陥制御 / ゲッタリング / ウエハ / ナノ構造 / 特殊加工 / 材料加工・処理 / プラズマ加工 / 電子・電気材料 / 精密部品加工
Outline of Final Research Achievements

The fruits of this study are proposal and verification of novel manufacturing process for thinned Si wafer using moderate-pressure and high-density plasma composed of non-toxic hydrogen gas. Thanks to the fruits of this study, we have established both process principle for sophisticated Si etching only by hydrogen plasma, and guideline to introduce useful defect for impurity gettering to shallow surface region of Si crystal only by using hydrogen plasma. Based on these principles, we achieved to prepare 5 um-thick Si.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

情報化社会を支えるシリコン電子デバイスをさらに高機能化するため、薄型シリコンチップの製造が求められている。従来の薄型シリコンの製造法は、高価で毒性のある薬品の利用や廃棄物が多数発生する手法であった。また、従来法を次世代シリコンチップの製造に用いることは、種々の問題から困難になることが予想されている。本研究成果は、廉価で毒性のない水素のみを用い、廃棄物を発生させることなくシリコンの無歪み・無応力加工を実現する新たな薄型シリコンチップ製造法の可能性を実証したものであり、従来法に付随する上記の問題を回避することに貢献する。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Significant Improvement of Copper Dry Etching Property of a High-Pressure Hydrogen-Based Plasma by Nitrogen Gas Addition2019

    • Author(s)
      Hiromasa Ohmi, Jumpei Sato, Yoshiki Shirasu, Tatsuya Hirano, Hiroaki Kakiuchi, and Kiyoshi Yasutake
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Issue: 2 Pages: 4360-4366

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b03163

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On-site SiH4 generator using hydrogen plasma generated in slit-type narrow gap2018

    • Author(s)
      N. Takei, F. Shinoda, H. Kakiuchi, K. Yasutake and H. Ohmi
    • Journal Title

      J. Phys D: Appl. Phys.

      Volume: 51 Issue: 24 Pages: 245203-245203

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aac2ae

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Copper dry etching by sub-atmospheric-pressure pure hydrogen glow plasma2016

    • Author(s)
      Hiromasa Ohmi, Jumpei Sato, Tatsuya Hirano, Yusuke Kubota, Hiroaki Kakiuchi, and Kiyoshi Yasutake
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 109 Issue: 21

    • DOI

      10.1063/1.4967382

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロ波プラズマを用いたSiH4ガスの改質特性2019

    • Author(s)
      浜中恵一,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2019年度 精密工学会春季大会学術講演会(2019年3月13日-15日,東京電気大学)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 結晶Si膜の低温形成に向けたSiH4ガスのプラズマ改質2019

    • Author(s)
      浜中恵一,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2019年 第66回応用物理学会春季学術講演会(2019年3月9日-12日,東京工業大学)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧水素プラズマによるSi表面の欠陥制御法の検討2018

    • Author(s)
      木元健太,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2018年度 精密工学会秋季大会学術講演会(函館アリーナ)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Copper dry etching using a high-pressure plasma with non-toxic gas2018

    • Author(s)
      Hiromasa Ohmi,Yoshiki Shirasu, Hiroaki Kakiuchi, Kiyoshi Yasutake
    • Organizer
      The 17th Joint Vacuum Conference (JVC-17), Olomouc, Czech Republic
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ波水素プラズマを用いたオンサイトシラン生成器の開発とその応用2018

    • Author(s)
      武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会(早稲田大学)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 添加ガスによる高圧水素プラズマを用いた銅ドライエッチングの特性改善2018

    • Author(s)
      大参宏昌,佐藤純平,白数佳紀,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2018年度 精密工学会春季大会学術講演会(2018年3月15日-17日,中央大学)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧水素プラズマを用いたケミカルフリーなSiウエハ薄化プロセスの開発―プロセス雰囲気中不純物の影響―2018

    • Author(s)
      木元健太,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2018年度 精密工学会春季大会学術講演会(2018年3月15日-17日,中央大学)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Toxic chemical-free Si etching by narrow gap hydrogen plasma toward Si wafer thinning process.2017

    • Author(s)
      H. Ohmi, N. Takei, K. Kimoto, H. Kakiuchi, K. Yasutake
    • Organizer
      CIP MIATEC 2017 (June 26-30, 2017 Nice, France)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-Rate Etching of Copper By High-Pressure Hydrogen-Based Plasma2017

    • Author(s)
      H. Ohmi, H. Kakiuchi, K. Yasutake, and Y. Kubota
    • Organizer
      231st ECS Meeting (May 28-June 1, 2017 New Orieans, LA, USA)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Siウエハ薄化プロセスに向けた高密度水素プラズマエッチング技術の開発2017

    • Author(s)
      木元健太,武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2017年度 精密工学会秋季大会学術講演会(2017年9月20日-22日,大阪大学)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 狭ギャップ水素プラズマを用いたオンサイト生成SiH4によるシリコンエピ成長2017

    • Author(s)
      武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2017年度 精密工学会秋季大会学術講演会(2017年9月20日-22日,大阪大学)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素プラズマを用いた銅ドライエッチングにおける添加ガス効果2017

    • Author(s)
      大参宏昌,佐藤純平,久保田雄介,平野達也,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会(2017年9月5日-8日,福岡国際会議場)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高密度水素プラズマによるオンサイト生成シランを用いたシリコンエピ成長とドーピング2017

    • Author(s)
      武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会(2017年9月5日-8日,福岡国際会議場)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧水素プラズマによるSi薄化プロセスの開発(I)2017

    • Author(s)
      木元健太,武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会(2017年9月5日-8日,福岡国際会議場)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 狭ギャップ高密度水素プラズマによるオンサイトSiH4生成装置を用いたシリコンエピ成長2016

    • Author(s)
      武居則久,篠田史也,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • Organizer
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ (新潟県・新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素のみを用いた銅のプラズマエッチング技術の開発2016

    • Author(s)
      平野達也,佐藤純平,垣内弘章,安武潔,久保田雄介,大参宏昌
    • Organizer
      2016年度 精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      茨城大学 (茨城県・水戸市)
    • Year and Date
      2016-09-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] エッチング装置及びエッチング方法2016

    • Inventor(s)
      大参宏昌、久保田 雄介
    • Industrial Property Rights Holder
      東京エレクトロン、大阪大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-220048
    • Filing Date
      2016-11-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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