2021 Fiscal Year Annual Research Report
A Novel SiC Power Device Bonding Technology Using Zn/Al/Ni Functional Film
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19H02044
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| Research Institution | Kyoto University of Advanced Science |
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Principal Investigator |
生津 資大 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (90347526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 修吾 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60743953)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Al/Ni多層膜 / Al/Ni/Zn多層膜 / 自己伝播発熱反応 / ダイシング / クラックフリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，”ピンセットで突く”等の単純な機械刺激のみで0.1秒未満に約1300J/gもの熱量を発するAl/Ni発熱多層膜を用い，自作したレーザー多点同時照射技術と組み合わせることで，SiCウェハの接合とダイシングを瞬間的かつ連続的に完了させる新規デバイス加工プロセスを提案する．
本科研費期間にて，まず，レーザー反応誘起実験システムの設計開発を行った．2点同時反応誘起させるためにレーザーを2つに分岐する構造とし，接合チップと発熱体を重ね合わせて加圧した状態でレーザー反応誘起させた．その結果，Al/Ni多層膜のバイレイヤー厚によって反応開始タイミングと反応伝播速度が異なることがわかった．クラックを2つの反応点の中央に人為的に作る基礎実験を確立できた．また，接合したチップには反応衝突位置にできるクラック（衝突クラック）以外に反応伝播方向と平行なクラック（反応クラック）とそれに垂直な微小クラック（マイクロクラック）の3種類が存在することがわかった．本研究で制御したい衝突クラック以外の反応クラックとマイクロクラックを減らすため，Al/Ni多層膜製造時にAlターゲットに不純物のボロン（B）を所望の量だけ入れることで，反応後のNiAl化合物の高靭化を目指した．その結果，B入りNiAl化合物は脆性破壊せず，靭性が上がったことを確認できた．これを用いて2点同時反応してSiCウェハを接合させた結果，クラック率を2％まで低下させることに成功した（接合率98％以上）．
本研究のキーマテリアルであるAl/Ni/Znハイブリッド多層膜について，成膜装置の不調のために実験開始が遅れたが，最終年度の中頃にようやく実験開始できた．各元素の成膜レートを測り，所望の原子比のAl/Ni/Zn多層膜の成膜に成功した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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