半導体材料表面先端加工技術の紹介

プラズマ化学気相加工法

PCVM（Plasma Chemical Vaporization Machining）

プラズマCVM (Chemical Vaporization Machining) 加工は、数kpa～⼤気圧下でのプラズマを利用したドライエッチング技術です。高密度で反応性の高いラジカルを局所的に生成し、被加工物表面原子を化学的にエッチングさせる加工法です。ウェハの厚みばらつきに応じて局所的に加工量を制御できるため、従来加工法では不可能であった10 nm以下の厚みばらつき（TTV）の抑制が可能です。Siウェハや水晶ウェハの加工等に実用されています。

Quartz wafer

SOI wafer

触媒表面基準エッチング法

CARE（CAtalyst Referred Etching）

CARE(CAtalyst Referred Etching)加工は、金属触媒作用を利用した純水のみを用いる原子単位の高度な加工法で、0.1nm以下の表面粗さ（RMS）を実現しています。CMP*等の表面加工後の最終仕上げ加工として用いられ、SAWデバイス用のLT/LNウェハの鏡面仕上げによる性能向上や接合デバイスのベース基板の鏡面化による接合の信頼性向上等に適用されています。
*CMP：CMP研磨法（Chemical Mechanical Polishing）研磨材の入った薬品とパッドで機械的にウェハの表面を磨く研磨法

加工例

プラズマ援用研磨法

PAP（Plasma Assisted Polishing）

PAP(Plasma Assisted Polishing)加工は、プラズマによるワーク／シールの表面改質を用いた独自の研磨で、ダイヤモンド等の硬質材料の研磨に特化した加工法です。従来のダイヤモンド砥粒等による機械研磨に比べて高効率で、損傷や欠陥の少ない表面を得ることができます。今後パワーデバイスとして注目されているダイヤモンド基板の加工等において期待されています。

単結晶ダイヤモンド基板にPAP処理を行うことによる表面粗さの改善

※二乗平均平方根粗さ：粗さ測定器によって測定した表面形状において、平均線から測定曲線までの偏差の２乗を平均した値の平方根。表面の性状を評価する指標の一つである。

Plasma CVM、CARE、PAPは大阪大学の独自技術です。

電気化学機械研磨技術

ECMP（Electro-Chemical Mechanical Polishin）

ECMP(Electro-chemical Mechanical Polishing)加工は、SiCの研磨にフォーカスした加工法で、ラッピング／CMPの代替プロセスとして開発した技術です。陽極酸化を利用した研磨法ですが、電解液を使用せず、イオン導電性高分子パッドを用いることで薬液を用いない安全で低環境負荷のプロセスを実現。6 μm/Hrの加工レートが得られています。

ワーク表面の陽極酸化（軟質化）現象を利用
イオン導電性パッドを用いることにより、薬液が不要

ECMPは立命館大学の独自技術です。

水晶ウェハ	石英（SiO2）を主成分とする透明な結晶で作られたウェハであり、規則正しく安定して高周波信号を発信する特性を持っています。主に電気機器、光通信、センサー、時計などの分野で使用されます。
ダイヤモンド基板	人工的に合成されたダイヤモンドを基材とした電子部品の基板であり、高い熱伝導性や電気絶縁性を持っています。情報端末の計算処理や通信速度のさらなる高速化や、大電流の電力制御を必要とする電車や自動車など幅広い分野での利用が期待されています。
SOI ウェハ	シリコンオンインシュレーター（Silicon On Insulator）ウェハの略称で、シリコン層とシリコン酸化物層（絶縁層）という二つの層があるウェハです。SOI ウェハは、低消費電力化、高集積度、高速動作などの要件を満たすために開発された革新的な半導体ウェハであり、最近では、モバイル機器、IoT 機器、自動車、医療機器などの分野での利用が進んでいます。
パワー半導体	高効率な電力変換システムの構築に不可欠な素子です。例えば、太陽光発電や風力発電から得られた直流電力を交流電力に変換する際に、パワー半導体を使用したインバーターが使用されます。また、自動車や鉄道などの交通機関においても、パワー半導体を使用した制御システムが採用されています。
SAW フィルター	電子回路内の不要な信号を取り除くことができる電子部品であり、例えばスマートフォン、GPS受信機、デジタルテレビ受信機などに広く使用されています。特に小型化や省電力化が進んでおり、モバイル端末やIoT機器などへの需要が非常に高まっています。