【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23TT0035

利用課題名 / Title

圧縮せん断応力場における単結晶シリコンの疲労特性

利用した実施機関 / Support Institute

豊田工業大学 / Toyota Tech.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）計測・分析/Advanced Characterization

【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

シリコン基材料・デバイス/ Silicon-based materials and devices, 疲労試験/ Fatigue test,リソグラフィ/ Lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,電子顕微鏡/ Electronic microscope,光学顕微鏡/ Optical microscope,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device

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)

泉 隼人

所属名 / Affiliation

名古屋工業大学 電気機械工学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

大岩大起

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

佐々木実 教授,大槻浩 氏,鈴井啓介 氏

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TT-008：洗浄ドラフト一式
TT-005：マスクレス露光装置
TT-011：Deep Reactive Ion Etching装置（Boschプロセス）
TT-013：ダイシング装置
TT-017：表面形状測定器（段差計）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

圧縮やせん断応力の繰り返し負荷に対するシリコンの疲労特性および疲労現象の解明を目的に、(211)単結晶シリコンと半導体微細加工技術を用いて試験片を試作した。試作には、主にマスクレス露光装置、Deep Reactive Ion Etching装置、ダイシング装置を用いた。

実験 / Experimental

(211)単結晶シリコンウエハにレジスト(AZ1500, 38cp)をスピンコートし、プリベーク後(90℃・5min)、試験片の応力集中部となる楕円形状をマスクレス露光装置により描画(216.5mW/cm2, 3.6 mm/sec)した。次に現像処理(AZ300MIF・90sec)とポストベーク(120min・2min)を行い、熱剥離用シート(リバアルファ)を用いて深堀エッチング用台座にウエハを貼り付けた。続いてウエハ厚みの半分までSiをエッチングして楕円溝を形成し、硫酸過水洗浄(H2SO4:H2O2=4:1)により表面のレジストを剥離した。洗浄後のウエハを恒温槽(150℃・15min)で乾燥させ、最後にブレードダイシングでウエハを切断し、楕円溝をもつ短冊形の試験片を試作した。

結果と考察 / Results and Discussion

3インチウエハを用いて、幅6mm・長さ44mm・楕円溝(長径2mm・短径0.3mm)の試験片を計44本（11本x4枚）試作した。試験片の楕円溝形状を光学顕微鏡により観察し、パターンやエッチングの不良がないことを確認した。深堀エッチングの楕円溝深さは、ウエハ面内に設けたTEG(Test Element Group、3箇所)を段差計で測定することにより確認した。各ウエハのエッチング深さ（TEG３箇所の平均値）は148.5um、151.4um、152.7um、150.3umであり、面内のばらつきは±1um以内であった。今後、本試験片を用いてシリコンの圧縮せん断応力場に対する疲労特性を評価する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

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