界面電荷移動反応制御による新規ウェット系インテグレーションプロセスの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14040220
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 本間 敬之 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (80238823)
• 研究分担者: 逢坂 哲彌 早稲田大学, 理工学部, 教授 (20097249) ; 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)
• キーワード: ナノ構造形成・制御 / マイクロファブリケーション / ナノ表面界面 / MEMS / マイクロ化学システム / ナノデバイス造形 / 電気化学 / 微細プロセス技術

研究概要

次世代超高機能デバイス・システム形成のためのナノファブリケーション技術として、電解・無電解法などのウェットプロセスは今後一層重票となるが、本手法は固液界面反応の関る複雑な系であるため不明点が多く、本分野において広く用いられるには至っていない。そこで本研究では、本プロセス特有の因子である固液界面電荷移動反応を理論的・実験的アプローチから素過程レベルで解析すると共に、これに基づいたナノレベルの精度の新規ファブリケーションプロセスの開発を目的とした。
まず、無電解析出法による金属ナノ構造体形成について、非経験的分子軌道法を用いた素過レベルからの解析を試みた。01年度において無電解Cu析出系に関する検討を行い、02年度には次々世代の極微細配線材料と目されているAg系の検討にも着手し、その反応経路に関する基礎的知見を得た。これらの成果を基に、本年度はCu、Pd、Ag表面における種々の還元剤系について系統的な検討を進め、金属表面の触媒活性を考える上で、表面に吸着した種の電子放出過程が最も重要であることを示唆する定量的結果を得た。
さらに、電気化学マイクロリアクター用の三次元微小櫛歯電極配列をNi電解析出とAu無電解析出の組み合わせにより形成するプロセスを開発すると共に、超高感度X線画像センサー用のマイクロカロリメータ吸収体アレイの一括形成を、Sn電解法を用いたプロセスにより実現した。
以上のように、本研究では、新規インテグレーションシステム形成のためのウェット系プロセスについて、理論、実験双方の見地から検討を進め、種々のデバイスおよびその形成のためのプロセスを確立することが出来た。本研究により得られた成果は、各々実デバイス形成への展開をはかりつつあるところであり、その推進と共に、反応過程の理論解析と連携させながら、ウェット系プロセス全体の体系化も進めていく予定である。

研究成果

• [文献書誌] T.Homma, A.Tamaki, H.Nakai, T.Osaka: "Molecular orbital study on the reaction process of dimethylamine borane as a reductant for electroless deposition"J.Electroanal.Chem. 559. 131-136 (2003)
• [文献書誌] T.Homma, H.Sato, H.Kobayashi, H.Kudo, T.Osaka, S.Shoji, et al.: "Sn electrodeposition process for fabricating microabsorber arrays for an X-ray microcalorimeter"J.Electroanal.Chem.. 143-147 (2003)
• [文献書誌] M.Chemla, T.Homma, V.Bertagna, R.Erre, N.Kubo, T.Osaka: "Survey of the metal nucleation processes on silicon surfaces in fluoride solutions : from dilute HF to concentrated NH4F solutions"J.Electroanal.Chem.. 559. 111-119 (2003)