大気圧プラズマを援用した次世代ワイドギャップ半導体基板の高品位加工プロセスの開発

(1)平滑かつエッチピットフリーなGaN表面を高能率に加工するため、我々はGaNに対してスラリーフリー研磨法であるプラズマ援用研磨法の適用を行った。平成27年度、GaNに対して、我々が開発した3インチ基板全面加工用PAP装置の適用を行った。まず、砥石材質及び構造の最適化を調査した結果、固定タイプのレジンボンドのセリア砥石は優れた研磨特性を示した。そして、プラズマの発生条件の最適化を行った結果、キャリアガスとしてArの使用、水分圧の低減、そしてガス流量を大きくするのはプラズマ改質速度の向上に有効であることが示唆された。開発した3インチサイズ基板の全面が研磨可能なPAP装置をGaNの研磨に適用した結果、砥石表面の摩耗のため、PAP加工の進行に伴う加工速度の低減が確認された。PAPとドレシングを交互に適用したところ、193 nm/hの研磨レートが得られた。本研磨レートは従来のCMPにおける研磨レートの約2.5倍である。(2)CVD-SiC金型のダメージフリー，高能率，低コスト加工を実現するため，我々はPlasma Chemical Vaporization Machining（PCVM）法による形状創成，そしてプラズマ援用研磨法（PAP）による表面仕上げの二段階加工プロセスを開発した。機械加工後CVD-SiC基板に対して、PCVMによるスクラッチと加工変質層の高速除去を行った後、PAPによる表面のダメージフリー仕上げを行う二段階加工プロセスを適用した。5分間のPCVM加工によって、機械加工で導入されたスクラッチと加工変質層を完全に除去し、その後、3時間のPAP仕上げ研磨によって、表面粗さを0.69 nm rmsまで改善し、スクラッチフリーかつダメージフリーな表面を得た。本結果は、CVD-SiCに対する二段階加工プロセスの有用性を実証するものである。

(1)平滑かつエッチピットフリーなGaN表面を高能率に加工するため、我々はGaNに対してスラリーフリー研磨法であるプラズマ援用研磨法の適用を行った。平成27年度、GaNに対して、我々が開発した3インチ基板全面加工用PAP装置の適用を行った。まず、砥石材質及び構造の最適化を調査した結果、固定タイプのレジンボンドのセリア砥石は優れた研磨特性を示した。そして、プラズマの発生条件の最適化を行った結果、キャリアガスとしてArの使用、水分圧の低減、そしてガス流量を大きくするのはプラズマ改質速度の向上に有効であることが示唆された。開発した3インチサイズ基板の全面が研磨可能なPAP装置をGaNの研磨に適用した結果、砥石表面の摩耗のため、PAP加工の進行に伴う加工速度の低減が確認された。PAPとドレシングを交互に適用したところ、193 nm/hの研磨レートが得られた。本研磨レートは従来のCMPにおける研磨レートの約2.5倍である。(2)CVD-SiC金型のダメージフリー，高能率，低コスト加工を実現するため，我々はPlasma Chemical Vaporization Machining（PCVM）法による形状創成，そしてプラズマ援用研磨法（PAP）による表面仕上げの二段階加工プロセスを開発した。機械加工後CVD-SiC基板に対して、PCVMによるスクラッチと加工変質層の高速除去を行った後、PAPによる表面のダメージフリー仕上げを行う二段階加工プロセスを適用した。5分間のPCVM加工によって、機械加工で導入されたスクラッチと加工変質層を完全に除去し、その後、3時間のPAP仕上げ研磨によって、表面粗さを0.69 nm rmsまで改善し、スクラッチフリーかつダメージフリーな表面を得た。本結果は、CVD-SiCに対する二段階加工プロセスの有用性を実証するものである。