【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KT2388
利用課題名 / Title
ScAlMgO4基板およびGaNテンプレート基板のダイシング
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
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）-
【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
半導体,ウェハ,基板,ダイシング/ Dicing
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)
荒木 努
所属名 / Affiliation
立命館大学 理工学部電気電子工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
木元信余
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-219：ダイシングソー
KT-220：真空マウンター
KT-221：紫外線照射装置
KT-222：エキスパンド装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
我々は、RF-MBE法を用いたScAlMgO4（SAM）基板上への高品質(In)GaNの直接成長に取り組んでいる。しかし、格子定数差が1.8%程度以下と比較的小さいにもかかわらず、貫通転位密度が高いこと、またGaNの場合、3分子層程度に相当する（0.84 nm）SAM基板の高いステップに起因して、準安定相の立方晶GaN（ZB-GaN）が混在しやすいことが課題である。これらは成長初期過程観察からも明らかになっており、SAMテラス幅の増加（ステップ密度の低減）がZB相混在の抑制に有効であることを見出している。一方、SAMの強いc面劈開性を活用して、ステップ密度の非常に低い劈開基板が得られる。そこで、劈開SAM基板上へのGaN成長の初期過程を解析し、通常の市販SAM基板（研磨基板）上の成長と比較した。
実験 / Experimental
京大ナノハブ拠点のダイシングソー（KT-219）等を利用して、10x10mm2のSAM基板チップを準備した。Fig. 1にc面研磨基10板の上部を劈開した前後でのSAM基板の表面AFM像を示す。劈開前には500 nm程度幅のステップテラス構造が見られたが、劈開後にはステップのない極めて平坦な表面が得られた。劈開により基板厚さは500 µmから300 µmに減少した。得られた劈開基板上に、RF-MBE法によりGaNを1～30 min成長した。成長温度700 ℃、Gaフラックス3.0×10-7 Torr、窒素流量1.0 sccm、プラズマパワー260 Wは固定した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 2に5 min成長後のGaN薄膜の電子線後方散乱回折（EBSD）結晶相マップを示す。研磨基板ではZB相比率が50%近いのに対し、劈開基板では14%であった。一方、Fig. 3にXRD 2θ-ωプロファイルのフリンジから推定したGaN膜厚の成長時間依存性を示す。劈開基板上では1～2min程度の成長開始遅れの発生が示唆され、核発生の起点となるステップの密度が極端に低いためと推測される。研磨基板上でも3 minでのZB相比率は1割程度であったことから、遅れ時間を考慮すると、Fig. 2におけるZB相比率の違いは実質的な成長時間の違いに起因する可能性もあり、今後さらなる検討が必要である。なお、算出された劈開基板上の成長速度が研磨基板上より2割程度減少していることは、Gaフラックスの違いに対応すると考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 AFM images of SAM surface (a) before and (b) after
Fig. 2 EBSD maps of GaN films grown on (a) cleaved and (b) polished
Fig. 3 Growth time dependence of GaN thickness on cleaved and polished SAM
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・SAM基板を提供していただいた株式会社福田結晶技術研究所、オキサイド株式会社に感謝する。
・[参考文献] Momoko Deura et.al, Suppression of Mixing of Metastable Zincblende Phase in GaN Crystal Grown on ScAlMgO4 Substrates by Radio‐Frequency Plasma‐Assisted Molecular Beam Epitaxy, physica status solidi (b), vol.261, 2024
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)
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Yuta Kubo, Direct Growth of Nearly Lattice‐Matched InGaN on ScAlMgO4 Substrates Using Radio‐Frequency Plasma‐Assisted Molecular Beam Epitaxy, physica status solidi (b), 261, (2024).
DOI: 10.1002/pssb.202400014
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Growth and Characterization of GaN on ScAlMgO4 Substrates by RF-MBE, T. Araki, M. Deura, Y. Wada, Y. Yamada, N. Hagiwara, T. Fujii, Y. Shiraishi, T. Fukuda, The 9th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-9), 6/24-6/26, Jeju National University, Jeju, Korea, (2024)
- Molecular Beam Epitaxy Growth and Properties of InGaN Films on ScAlMgO4 Substrates, K. Tsuchida, Y. Kubo, Y. Yamada, H. Watanabe, T. Yagura, M. Deura, T. Araki, The 9th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-9), 6/24-6/26, Jeju National University, Jeju, Korea, (2024)
- RF-MBE Growth of GaN on Step-free Cleaved ScAlMgO4 Substrates, T. Araki, Y. Yamada, N. Hagiwara, T. Kusayama, M. Deura, T. Fujii, International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2024), 11/3-11/8, Hilton Hawaiian Village Waikiki Beach Resort, USA, (2024)
- Growth of InGaN thermoelectric thin films with whole In content range using RF-MBE, S. Hattori, T. Araki, M. Deura, International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2024), 11/3-11/8, Hilton Hawaiian Village Waikiki Beach Resort, USA, (2024)
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