2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of chemical-free and sophisticated manufacturing process for semiconductor substrate through hydrogen cycle
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16H04245
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大参 宏昌 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00335382)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安武 潔 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80166503)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ / シリコン / 水素 / ゲッタリング / ウエハ / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薄化シリコン（Si）ウエハを利用してTSVにより三次元デバイスを構築するためには、デバイス動作中のデバイス層への不純物拡散を防止する必要がある。このため、薄型ウエハの裏面には、極薄の不純物ゲッタリング層が求められる。提案する加工法に用いる原子状水素は、Siに対してエッチング効果を持つほか、欠陥を生成する因子となることが知られている。そこで本年度は、被加工物であるSiへのプラズマ曝露条件を制御し、極薄高密度欠陥層の形成手法の開発を試みた。まずプラズマ処理時の基板温度を高温化し、欠陥密度の増大を図った。その結果、発生欠陥数は温度上昇とともに増加するものの、Siバルク内部深くでの欠陥生成も著しくなるため、基板温度の高温化は、極浅高密度欠陥層の生成には不適であることが明らかとなった。そこで、基板温度を室温とし、Si表面近傍に形成される高密度水素含有層のエッチングを抑制するため、プロセスガスの強制供給を停止すると、表面近傍に集中的に欠陥が導入された高密度欠陥層の形成が確認できた。一方、ガス供給の無いまま基板温度を上昇させるとナノコーン状のSiが高密度に形成され、そのナノコーンのバルク内はほぼ無欠陥であることが明らかとなった。この形成されたSi表面は、光反射率がほぼゼロであり、太陽電池や光反射防止層として有用なブラックSiとなっており、水素のみの加工で、そのような機能表面が実現可能であることを発見した。さらに、表面近傍のみへの高密度欠陥層の形成を目指して、パルスプラズマの適用を行った。その結果、Si表面から200nm以内の深さに、高密度に欠陥が生成された層を形成することに成功した。また1次元のみであるが、基板走査により本加工法の拡張性も検証できた。本研究プロジェクトの推進により、水素のみを用いて、無欠陥加工、極薄欠陥層の導入、傾斜屈折率をもつ表面形態の創成法が確立された。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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