TU Wien､新しい半導体加工技術を開発

January, 24, 2018, Wien--TU Wienは､単結晶シリコンカーバイドで多孔質構造が造れるようになった｡これは､マイクロセンサ､ナノセンサや電子部品の実現可能性を開くものであるが､一定の色をフィルタリングする組み込み光学ミラー素子も可能性がある｡
　微小孔の極めて微細な多孔質構造が半導体に作製できる｡これによって微小センサ､珍しい光学および電子部品の実現可能性が開かれる｡すでに､シリコンでできた多孔質構造でこの領域の実験は行われている｡TU Wien研究チームは､多孔質シリコンカーバイド(SiC)のコントロールされた製法の開発に成功した｡シリコンカーバイドはシリコンに対して大きな利点がある｡化学耐性が高く､したがって､追加のコーティングなしで､例えば生物学的アプリケーションに使用できる｡
　この新技術の可能性を実証するために､多様な光波長を選択的に反射する特殊ミラーをSiCウエハに組み込んだ｡これは､約70nmの薄い層と多孔度の違いにより作製されている｡

光屈折を用いた制御
　TU Wienのセンサとアクチュエータシステム研究所､Markus Leitgebは､｢多孔質構造は､光波が材料に影響される仕方に影響を与える､多効率を制御できれば､その材料の光屈折率を制御できることになる｣とコメントしている｡
　これはセンサ技術では非常に有用である｡例えば､微量の液体の屈折率を多孔性半導体センサで計測できる｡これにより多様な液体を高信頼に区別できる｡
　技術およびアプリケーション指向から､別の魅力的オプションは､非常に局所化された方法でSiCウエハ一定範囲をまず多孔性にし､次に新しいSiC層をこれらの多孔性エリアに堆積する､その後で多孔性エリアを制御しながら崩壊させる｡この技術は､センサ技術でも重要な役割を果たすことができる微細構造､ナノ構造を作製する｡
　しかし、これらの技術では全て､適切な出発材料の選択が重要になる｡｢今まで､シリコンがこの目的に用いられてきた｣とSchmid 教授は言う｡シリコンは､しかし､大きな欠点がある｡例えば苛酷環境下､つまり高熱､アルカリ溶液では､シリコンでできた構造は冒され､急速に崩壊する｡したがってシリコン製センサは､生体あるいは電気化学アプリケーションに適さないことがある｡
　このため､TU Wienでは､半導体SiCと同じものを達成しようとした｡SiCは､生体適合的であり､化学的な視点から著しくロバストである｡とは言え,SiCから多孔性構造を作製するには､特殊な秘訣が必要だった｡
　まず､表面をきれいにし､次にプラチナ薄膜で部分的に被覆する｡SiCは､次にエッチング溶液に浸され､UV光に晒す｡これは酸化プロセスを開始するためである｡これにより､1µm厚､薄い多孔質層が､プラチナで被覆されていない領域に形成される｡次に､電荷をかける｡これは､多効率と次の層の厚さを正確に設定するためである｡ここで､電荷をかけられると､最初の多孔質層が細孔形成を促進する｡
　｢多孔質構造は､材料の表面から､どんどん内部に広がる｣とMarkus Leitgebは説明している｡｢このプロセス中の電荷を調整することにより､所望の深さの多孔質を制御することができる｣｡このようにして､高レベルと低レベルの多効率で､SiC層の複雑な構造を造ることができた｡これは最終的には､高電圧パルスを印可することでバルク材料から分離される｡個々の層の厚さは､層状構造が所定の光波長をよく反射するように､またある光波長を透過するように選択できる｡結果的に､集積された色選択ミラーが出来上がる｡
(詳細は､www.tuwien.ac.at)