2021 Fiscal Year Annual Research Report
Chemical etching of semiconductors assisted by graphene derivatives towords nano- and micro- fabrication.
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20H02450
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宇都宮 徹 京都大学, 工学研究科, 助教 (70734979)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 酸化グラフェン / シリコン / エッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンやその誘導体は優れた電気伝導特性や電気化学特性を持つ2次元材料であり，多くの応用が期待されている.本研究では酸化グラフェン(Graphene Oxide: GO)が持つ触媒活性を半導体のウェットエッチング技術に活用することで，半導体プロセスの発展に寄与することを目的にしている.我々はシリコンウェハにGOシートを担持した試料をエッチング液に浸漬すると，GO被覆部分がより深くエッチングされること(GOアシストエッチング)を発見した.特に本課題ではGOの反応活性解明と半導体表面への構造形成に焦点を当てている.令和3年度の研究では以下の点において成果を得た.
1. 従来からGO合成にはHummers法(化学酸化)を用いてきた．近年，電気化学酸化によるGO合成が報告されており，より欠陥が少ないことが示唆されている．合成法の異なるGOを用いてアシストエッチングを行った結果，電気化学酸化によるGOの方がエッチング速度が遅いことが明らかになり，面内欠陥量との相関が示唆された．
2. 電気化学酸化によって合成したGOに高真空環境で140℃に加熱しながら真空紫外光照射することで，電気伝導度の更なる向上を電流計測AFMにより明らかにした．ラマン分光による解析からもGOシートの欠陥が修復されていることが示唆された．エッチング反応速度への影響が生じるのか否か検証することで，シートの微細構造との相関が明らかになる可能性がある.
3. これまではシリコンのアシストエッチングを行ってきたが，新たにInPでもエッチング液組成の最適化によりアシストエッチングに成功した．他の半導体ウェハでも本課題で得られた学術知見の応用可能性を明らかにすることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シート面内の微細構造とアシストエッチング反応活性の相関が明らかになり，当初見込んでいたGOシートの反応活性解明が進みつつある．また，当初予定していたマイクロコンタクトプリンティングによるGO担持とエッチングも本年度にて実現できた．さらにウェットエッチングのみならず，気相中でのGOアシストシリコンエッチングが可能であることを示すことができ，当初予想していなかった結果も得られた．様々な方向からGOアシストエッチングの本質に迫る結果が得られていると言える．よって，全体としての研究進捗は概ね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度に得られた結果を元に，シリコンのパターンエッチングへの展開をさらに進める.特にシリコンウェハにおいてはエッチング前処理やエッチング触媒材料の探索を進めることで，さらなる高速化や形状制御(特にアスペクト比向上)を目指す．加えて，シリコンとInP以外の半導体ウェハにおけるアシストエッチング展開を試みることで，学術的・技術的知見の拡充を図る．
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