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2021 年度 実施状況報告書

超音波を援用したワイドギャップ半導体基板のスラリーレス電気化学機械研磨装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K18677
研究機関大阪大学

研究代表者

山村 和也  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60240074)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード電気化学機械研磨 / SiC / 陽極酸化 / 超音波振動
研究実績の概要

今年度は超音波振動子を搭載した基礎実験装置を作製し、研磨特性を評価した。まず、超音波振動によって付加される歪によって陽極酸化レートが増加するかどうかを調査するために、短冊状の4H-SiC基板のSi面に対して4点曲げ機構により単軸の圧縮,引張歪みを静的に与えたときの陽極酸化レートの変化を評価した。その結果、どちらの場合も歪みが増大することで酸化レートが増加しており,加工変質層のような塑性歪みでなくとも弾性歪みでも酸化の促進に効果的であることがわかった。次に、4H-SiC(0001)に対して電気化学機械研磨実験を行なったところ、周波数35kHz, 振幅1.5μmの超音波振動を印加することで研磨レートが4.5倍の14.5μm/hに増加することがわかり、超音波振動印加の効果を確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研磨レートの向上における超音波振動印加の効果を確認できており、計画通りの進捗状況にある。

今後の研究の推進方策

今後は、SiCの研磨レートにおける、振動振幅、電解液温度、研磨圧力依存性を評価する。また、表面粗さに影響を与える因子をあきらかにし、砥石の材質、結合度、粒度等のパラメータの最適化を図る。

次年度使用額が生じた理由

薬品等の消耗品の購入が当初計画よりも少なかったため。次年度分と合わせて試料及び薬品の購入等で全額使用する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Charge Utilization Efficiency and Side Reactions in the Electrochemical Mechanical Polishing of 4H-SiC (0001)2022

    • 著者名/発表者名
      Yang Xiaozhe、Yang Xu、Gu Haiyang、Kawai Kentaro、Arima Kenta、Yamamura Kazuya
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 169 ページ: 023501~023501

    • DOI

      10.1149/1945-7111/ac4b1f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dominant factors and their action mechanisms on material removal rate in electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC (0001) surface2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Xiaozhe、Yang Xu、Kawai Kentaro、Arima Kenta、Yamamura Kazuya
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 562 ページ: 150130~150130

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2021.150130

    • 査読あり
  • [学会発表] 難加工材料に対するスラリーレス超音波援用電気化学機械研磨法の開発(第3報)-4インチSiCウエハ研磨の検討-2022

    • 著者名/発表者名
      谷海洋,楊旭,楊暁喆,川合健太郎,有馬健太,山村和也
    • 学会等名
      2022年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] Relative motion improvement and parameter optimization in slurryless electrochemical mechanical polishing of 4 inch 4H-SiC wafers2022

    • 著者名/発表者名
      H. Gu, Xu Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 16th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Process (CJUMP2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of polishing parameters to make the polishing amount distribution uniform in slurryless electrochemical mechanical polishing of 4 inch 4H-SiC wafers2021

    • 著者名/発表者名
      H. Gu, Xu Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] SiCウエハのスラリーレス電気化学機械研磨における研磨パラメータの最適化2021

    • 著者名/発表者名
      谷海洋,楊旭,楊暁喆,川合健太郎,有馬健太,山村和也
    • 学会等名
      精密工学会2021年度関西地方定期学術講演会
  • [学会発表] SiCウエハの超音波援用スラリーレス電気化学機械研磨に関する研究-研磨パラメータと砥石形状の最適化-2021

    • 著者名/発表者名
      谷海洋,楊旭,楊暁喆,川合健太郎,有馬健太,山村和也
    • 学会等名
      2021年度砥粒加工学会学術講演会
  • [学会発表] SiCウエハのスラリーレス電気化学機械研磨法における砥石/ウエハ相対運動の改善2021

    • 著者名/発表者名
      谷海洋,楊旭,楊暁喆,川合健太郎,有馬健太,山村和也
    • 学会等名
      2021年度精密工学会秋季大会学術講演会

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公開日: 2022-12-28  

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