硬脆性材料の基本加工特性の研究

摘要

現在世界の電力消費量は年約3%拡大しており, 電力制御で大きな省エネを狙える次世代半導体デバイスのニーズが高まっている．次世代半導体デバイスを構成する基板材料はバンドギャップが大きくワイドギャップ半導体と呼ばれる．ワイドギャップ半導体材料である単結晶GaN は, バンドギャップ3.4eV で, 熱伝導率が高く放熱性に優れる, 高温での動作が可能, 電子の飽和速度が速い, 絶縁破壊電圧が高い等の特長より電力損失の低いパワーデバイスへの活用が期待され, ウェハの高品質化や大口径化など, 取り組みが進められている．一方加工という観点で見ると, ビッカース硬度は1800Hv から2000Hv とSi の1050Hv と比較して硬く, さらに化学的に安定なため, 酸やアルカリと反応がほとhど起こらず, かつ脆いため, 非常に加工が困難である．この加工困難さより, Si と比較して加工時間が長く, 加工時間の短縮が望まれており, 特に最終研磨工程であるCMP 工程での加工時間短縮が望まれている．CMP 工程では, 前加工で発生する基板内部の加工変質層を除去する必要があり, 前加工での加工変質層の残存量がCMP 工程での研磨時間に大きく影響する．前加工でなるだけ加工変質層を発生させないために, 硬脆性材料であるGaN の延性·脆性加工状態の評価を実施したので報告する．