難加工材料に対する超音波援用電気化学機械研磨法の開発

难加工材料超声波辅助电化学机械抛光方法的开发

• 批准号: 20J10524
• 负责人: YANG XIAOZHE
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10524/
• 关键词: 陽極酸化; 超音波援用電気化学機械研磨; 固定砥粒; 導電性難加工材料; ダメージフリ; UAECMP装置; 研磨効果; 局部陽極酸化

本研究では、スラリーを用いずに導電性難加工材料の表面を超音波振動誘起の歪場形成により高能率に陽極酸化させて軟質化し、軟質層のみを母材よりも低硬度な固定砥粒を作用させて除去することでダメージフリーな表面を高能率に得る革新的な超音波援用電気化学機械研磨（UAECMP）プロセスを開発し、CMPを代替することを目指す。この研磨法を開発するために、今年度はこの研磨法の開発に対して以下4つの進捗が見られた。① SiCの陽極酸化速度を上げるため、SiCの陽極酸化メカニズムを調査し、電解液温度、表面損傷、ドーピング濃度、および表面ひずみがSiCの陽極酸化レートに及ぼす影響とそのメカニズムを定量的に調査した。② SiCの陽極酸化における電荷利用効率を上げるために、SiC-NaCl水溶液系における陽極酸化現象をモデル化し、SiCの陽極酸化とECMPにおける電荷利用効率と副反応を調査した。③ 4インチウエハ全面UAECMP装置を開発して、装置の超音波ユニットの振動正確性、可制御性、均一性、安定性を確認し, 4インチSiCウエハの研磨量分布を評価した。④ 4インチSiCウエハの研磨を行い、研磨量分布を評価し、揺動速度制御型研磨プロセスを提案した。研究の成果は加工関連のジャーナルに発表した。得られた研究成果は広く学界と産業界の知るところとなり、これから半導体材料加工分野における超音波援用電気化学機械研磨の応用が期待できる。

在这项研究中，导电困难处理材料的表面是通过不使用浆料而形成的导电难度处理材料的变形而制造的 - 比基材料相比，晶粒的目的是开发创新的超声波电化学抛光（UAECMP）工艺，该过程通过去除和删除无损害的表面并更换CMP来获得高效率。为了开发这种抛光方法，今年，在这种抛光方法的开发中看到了以下四个进展。 （1）为了增加SIC的间隙速度，我们研究了SIC的镀锌机制，并定量研究了电解温度，表面损伤，掺杂浓度和表面应变对SIC的Eennid氧化速率的影响。 （2）为了提高SIC的阳极氧化中充电效率，建模了SIC-NACL水溶液中的Anegal氧化现象，并研究了驾驶氧化，并在ECMP中使用了电荷氧化，并且使用了电荷效率和侧面反应。 （3）在4英寸Weruhahach中开发了一个UAECMP设备，确认了该设备的超声单元的振动精度，可能的控制，均匀性和稳定性，并评估了4英寸SIC WAFER的抛光量。 ④4英寸 - sic晶圆抛光，评估了抛光量的分布，并提出了振动速度控制类型的抛光过程。该研究的结果在处理的杂志上宣布。获得的研究结果是学术界和行业广为人知的，可以预期将在半导体材料处理领域应用超声波电化学抛光。

项目成果

Effects of ultrasonic vibration on slurryless electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC (0001) surface

超声波振动对4H-SiC(0001)表面无浆电化学机械抛光的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Xiaozhe Yang;Xu Yang;Kentaro Kawai;Kenta Arima;Kazuya Yamamura
• 通讯作者: Kazuya Yamamura

電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第7報）－多孔質材料を用いたSiC表面の局部陽極酸化に関する検討－

利用电化学机械抛光开发 SiC 高效无浆加工方法（第七次报告） - 利用多孔材料对 SiC 表面进行局部阳极氧化的研究 -

• 发表时间: 2021
• 作者: 楊旭，楊暁喆（Xiaozhe Yang），川合健太郎，有馬健太，山村和也

Dominant factors and their action mechanisms on material removal rate in electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC (0001) surface

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150130
• 发表时间: 2021-10
• 期刊: Applied Surface Science
• 影响因子: 6.7
• 作者: Xiaozhe Yang;Xu Yang;K. Kawai;Kenta Arima;K. Yamamura

Efficient and slurryless ultrasonic vibration assisted electrochemical mechanical polishing for 4H-SiC wafers

• DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.11.301
• 发表时间: 2022-02-17
• 期刊: CERAMICS INTERNATIONAL
• 影响因子: 5.2
• 作者: Yang, Xiaozhe;Yang, Xu;Yamamura, Kazuya
• 通讯作者: Yamamura, Kazuya

Charge utilization efficiency in the electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC (0001)

4H-SiC（0001）电化学机械抛光中的电荷利用效率

• DOI: 10.1149/1945-7111/ac4b1f
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: X. Yang;X. Yang;H. Gu;K. Kawai;K. Arima;K. Yamamura,
• 通讯作者: K. Yamamura,