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水素サイクルによるケミカルフリー高品位半導体基板創成プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04245
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関大阪大学

研究代表者

大参 宏昌  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00335382)

研究分担者 安武 潔  大阪大学, 工学研究科, 教授 (80166503)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードシリコン / 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
研究成果の概要

本研究の成果は、無毒な水素からなる中圧力の高密度プラズマを用いて、薄型シリコンウエハを作製するためのプロセスを新たに提案し、実証したことである。本研究の成果により、水素のみでシリコンを高品位加工する加工原理、さらには電子デバイスを製造する上で有益な不純物ゲッタリング用の欠陥を、人為的にシリコン結晶の極表面近傍に水素プラズマにより導入する指針を確立した。この加工原理をもとに、5マイクロメートル厚みのシリコン作製に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

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

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Ohmi, Jumpei Sato, Yoshiki Shirasu, Tatsuya Hirano, Hiroaki Kakiuchi, and Kiyoshi Yasutake
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 4 号: 2 ページ: 4360-4366

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b03163

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On-site SiH4 generator using hydrogen plasma generated in slit-type narrow gap2018

    • 著者名/発表者名
      N. Takei, F. Shinoda, H. Kakiuchi, K. Yasutake and H. Ohmi
    • 雑誌名

      J. Phys D: Appl. Phys.

      巻: 51 号: 24 ページ: 245203-245203

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aac2ae

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper dry etching by sub-atmospheric-pressure pure hydrogen glow plasma2016

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Ohmi, Jumpei Sato, Tatsuya Hirano, Yusuke Kubota, Hiroaki Kakiuchi, and Kiyoshi Yasutake
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 109 号: 21

    • DOI

      10.1063/1.4967382

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロ波プラズマを用いたSiH4ガスの改質特性2019

    • 著者名/発表者名
      浜中恵一,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 結晶Si膜の低温形成に向けたSiH4ガスのプラズマ改質2019

    • 著者名/発表者名
      浜中恵一,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高圧水素プラズマによるSi表面の欠陥制御法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      木元健太,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      2018年度 精密工学会秋季大会学術講演会(函館アリーナ)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Copper dry etching using a high-pressure plasma with non-toxic gas2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Ohmi,Yoshiki Shirasu, Hiroaki Kakiuchi, Kiyoshi Yasutake
    • 学会等名
      The 17th Joint Vacuum Conference (JVC-17), Olomouc, Czech Republic
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会(早稲田大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大参宏昌,佐藤純平,白数佳紀,垣内弘章,安武潔
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      木元健太,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Toxic chemical-free Si etching by narrow gap hydrogen plasma toward Si wafer thinning process.2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ohmi, N. Takei, K. Kimoto, H. Kakiuchi, K. Yasutake
    • 学会等名
      CIP MIATEC 2017 (June 26-30, 2017 Nice, France)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Rate Etching of Copper By High-Pressure Hydrogen-Based Plasma2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ohmi, H. Kakiuchi, K. Yasutake, and Y. Kubota
    • 学会等名
      231st ECS Meeting (May 28-June 1, 2017 New Orieans, LA, USA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      木元健太,武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大参宏昌,佐藤純平,久保田雄介,平野達也,垣内弘章,安武潔
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高圧水素プラズマによるSi薄化プロセスの開発(I)2017

    • 著者名/発表者名
      木元健太,武居則久,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      武居則久,篠田史也,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      平野達也,佐藤純平,垣内弘章,安武潔,久保田雄介,大参宏昌
    • 学会等名
      2016年度 精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      茨城大学 (茨城県・水戸市)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] エッチング装置及びエッチング方法2016

    • 発明者名
      大参宏昌、久保田 雄介
    • 権利者名
      東京エレクトロン、大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-220048
    • 出願年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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