2017 Fiscal Year Research-status Report
水素ラジカル処理によるインジウム表面酸化膜の制御とその応用
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16K06741
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
日暮 栄治 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60372405)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素ラジカル / インジウム / 表面酸化膜 / 還元処理 / 再酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体デバイスの三次元実装、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)やフォトニクスデバイスのパッケージングなどの分野で、熱損傷や熱応力を低減できる低温接合技術が求められており、活発な研究が進められている。インジウム(In)は様々な表面に濡れ広がり、融点が156.7℃と低く、延性・展性に富むため、異種材料の熱膨張係数差を吸収することのできる低温鉛フリーはんだとして使用される。しかしながら、Inは錫(Sn)と比較してもその酸化物生成自由エネルギーが小さく、酸素と結合しやすい金属のため、低温での接合を実現するには、酸化膜除去が重要である。
本研究では、水素ラジカルを用いたIn酸化膜除去プロセスの開発を目的に、フラックス残渣洗浄が不要なInバンプ形成法の開発と水素ラジカルにより還元処理したIn表面の再酸化挙動の評価を行った。
印刷したInペーストを、水素ラジカル処理（ステージ温度170 ℃において水素ラジカル照射時間280秒、ステージ温度200 ℃において水素ラジカル照射時間120秒）することによってIn粒子の表面酸化膜が十分に除去され、Inバンプの形成が可能であることを実証した。
X線光電子分光法（X-ray photoelectron spectroscopy: XPS）によるIn3d5/2軌道のナロースキャン分析から、アルゴン高速原子ビームによって物理的に表面酸化膜を除去したInサンプルは、5分間程度の大気暴露でも急激に酸化が進行するのに対し、水素ラジカル処理したInサンプルは、60分程度まではゆっくりと酸化が進行し、再酸化抑制効果があることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水素ラジカル処理によるInバンプ形成プロセスにおいて、Inペーストの印刷および水素ラジカル処理により、フラックス残渣洗浄が不要なInバンプ形成法を実証した。また、水素ラジカル処理したInに対する再酸化過程について、アルゴン高速原子ビームによって物理的に表面酸化膜を除去したIn表面と比べて、再酸化が抑制されることを示した。前年度目標にしていた成果が得られたため、研究計画がほぼ達成された。
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| Strategy for Future Research Activity |
メタルマスクによるスクリーン印刷とリフローは、量産性に向くバンプ作製法として広く用いられているが、微細化や挟ピッチ化に限度がある。そのため、メタルマスクではなく厚膜フォトレジストを印刷マスクとして用いて、水素ラジカル処理により、フラックス残渣洗浄が不要なInバンプ形成が可能か試みる。
また、水素ラジカル還元法が、In以外のどのような材料の酸化膜除去に適用できるのか検討を行い、その新しい可能性について明らかにする。
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Research Products
(13 results)
