2015 Fiscal Year Annual Research Report
究極デバイスとしてのダイヤモンド基板の革新的超精密加工プロセスへのブレークスルー
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24226005
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
土肥 俊郎 九州大学, 産学連携センター, 特任教授 (30207675)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐野 泰久 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40252598)
黒河 周平 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90243899)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | プラズマ融合CMP / 加工効率 / 表面粗さ / 超難加工材料 / フェムト秒レーザ / CMP / P-CVM / 疑似ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グリーンデバイス用GaN,SiCはじめとするダイヤモンドの革新的超精密加工技術の確立を目指し、基板の極表層部に疑似ラジカル場を付与する前処理工程(1)、およびCMP とP-CVM を融合した仕上げ工程(2)を提案し研究開発を展開してきた。後者は世界初の”Plasma fusion CMP”で商標登録出願中である。
(1) SiCならびにダイヤモンド基板の前処理工程としての擬似ラジカル場形成に関して、フェムト秒（fs）レーザを基板表面に照射することで、加工表面の極表層に疑似ラジカル場を形成するための基礎検討を行ってきた。fsレーザ照射により､徴細凹凸を有するリップルが形成され､さらに表面下がアモルファス化されることで､単結晶構造よりも硬度が低い表面状態となるので研磨/CMPが進行し易くなる。また､大気中でのfsレーザ照射により化学的に極めて安定であった表面が酸化され、研磨/CMPが促進される相乗効果を明らかにした。
(2)仕上げ工程用として試作したプラズマ融合CMP の2方式の機種によって、SiC、GaN、ダイヤモンド基板の加工を追求した。
①基本型（A-type）: 疑似ラジカル場形成のための研磨/CMPと疑似ラジカル場を高効率的にエッチングするP-CVMを交互に繰り返す考案加工法で、研磨/CMPにより凸部にのみ疑似ラジカル場を形成してP-CVMによる凸部選択除去を可能とし高能率に段差解消できることを実証した。
②挑戦型（B-type）: P-CVMとCMPの同時加工を可能とする世界初の革新的加工技術・プラズマ融合CMP加工を実現した。仕上げたダイヤモンド基板へのホモエピ成長膜は、加工起因の残留ダメージが存在せず、デバイス成長に適した表面であることも確認できた。
以上により、超難加工材料の高効率加工プロセスを構築し、グリーンデバイス製造に大きく貢献できるものと期待される。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
【受賞等】MIPE AWARD2015畝田、他/精密工学会「精密工学会賞」土肥（2015年9月）/応用物理学会先進パワー半導体分科会「第2回講演会研究奨励賞」田尻（2015年11月）/精密工学会「高木賞」會田、土肥、他（2016年3月）/学位論文 博士(工学) 王成武（2016年3月）/日本機械学会賞（論文）土肥、會田、他（2016年4月）
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[Journal Article] 革新的概念に基づく超高効率加工技術の構築（ダイラタンシー・パッド工具と液中加工システムによるSiC基板の効果的加工プロセスの確立）2015
Author(s)
土肥俊郎，瀬下清, 山崎努, 大坪正徳, 西澤秀明, 村上幸, 市川大造, 中村由夫, 宮下忠一, 川村佳秀, 高木正孝, 柏田太志, 曾田英雄
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Journal Title
日本機械学会論文集
Volume: 81
Pages: pp.1-12
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Consideration of Femtosecond Laser-induced Effect on Semiconductor Material SiC Substrate for CMP Processing2015
Author(s)
hengwu WANG, Syuhei KUROKAWA, Toshiro DOI, Yasuhisa SANO, Hideo AIDA, Osamu OHNISHI, Michio UNEDA, Koki OYAMA, Terutake HAYASHI, Ji ZHANG, Asakawa EIJI
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Journal Title
Applied Mechanics and Materials
Volume: 799-800
Pages: pp.458-462
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Consideration of Femtosecond laser-induced Effect on Semiconductor Material SiC Substrate for CMP Processing2015
Author(s)
Syuhei Kurokawa, Toshiro Doi, Yasuhisa Sano, Hideo Aida, Osamu Ohnishi, Michio Uneda, Koki Ohyama, Terutake Hayashi, Ji Zhang, Asakawa Eiji
Organizer
2015 ASR Bali Conferences(ICMMT2015/ICRE2015/ICLB2015)
Place of Presentation
Bali, Indonesia
Year and Date
2015-05-09 – 2015-05-11
Int'l Joint Research
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