【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.04.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22RO0037
利用課題名 / Title
異種基板上常温接合素子の微細化
利用した実施機関 / Support Institute
広島大学 / Hiroshima Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
雨宮 嘉照
所属名 / Affiliation
広島大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山田真司
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
RO-111： 超高精度電子ビーム描画装置
RO-113： マスクレス露光装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
マイクロLEDなど発光素子を異種基板上に搭載させる技術について研究が行われている。本研究では発光素子だけでなくシリコンデバイスも異種基板上に常温かつ大気圧下での接合することを目的としている。発光素子としては母材基板上の窒化ガリウムLED薄膜を用いて、100mmサイズのLEDを石英基板などの異種基板上に接合した実績があり、今回は超高精度電子ビーム描画装置を用いて素子の微細化を目指した。デバイス作製は広島大学の設備を利用して行った。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】超高精度電子ビーム描画装置、マスクレス露光装置【実験方法】 シリコンデバイスとしては受光素子を念頭にSOI基板を用いて素子を作製した。発光素子としては、実績のある窒化ガリウムLED薄膜を用いた。デバイス形状のパターニングは超高精度電子ビーム描画装置やマスクレス露光装置により行い、窒化ガリウムやシリコン薄膜のエッチングはドライエッチングやウェットエッチングにより行った。ドライエッチングにハードマスクが必要な場合にはCVD装置によりシリコン酸化膜を堆積させて行った。
結果と考察 / Results and Discussion
発光素子であるGaN-LEDについては、パターニングおよびメサエッチングにより5mmサイズまで良好な形状が作製できることが確認できた。さらなる微細化には超高精度電子ビーム描画装置の描画条件の改善やレジストの薄膜化が必要なことが示唆された。SOI基板を用いた素子については、絶縁層（BOX層）上のシリコン薄膜層（SOI層）が300nm程度と薄く、1mm以下のサイズの素子でも良好な形状を作製することができた。作製したデバイスの顕微鏡像の一例をFig.1に示す。今後は作製した素子を用いて、異種基板上に常温かつ大気圧下で接合する技術の確立を目指す。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Optical micrograph image of a fabricated sample using SOI substrate
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件