2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25289085
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
日暮 栄治 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60372405)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 低温接合 / 高放熱構造 / 半導体レーザ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表面活性化接合法(Surface Activated Bonding) に着目し、直接遷移型III-V族化合物半導体のガリウム砒素(GaAs)ウェハと大きな熱伝導率を有するIV-IV族化合物半導体の炭化ケイ素(SiC)ウェハを平滑なAu薄膜（厚さ：50 nm以下、rms表面粗さ：0.5 nm以下）を介して張り合わせたGaAs/Au/SiC高放熱構造を提案し、接合特性を中心に検討を行った。ウェハレベルで接合を行う場合には、十分な放熱が可能な最小素子寸法が、1ウェハから取れる素子数を決定するため、その見積り・評価が重要である。GaAs/Au/SiC構造からなるVECSEL(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser)の熱抵抗を有限要素法によるシミュレーションから見積り、素子寸法が1 mm程度以上あれば、十分な放熱が期待できることを示した。さらに、電子ビーム蒸着法により製膜したAu薄膜を用いて接合実験を行った。接合は、大気雰囲気下，常温，低荷重下で行い、接合強度は、ブレード挿入試験（接合界面にかみそりの刃を差し入れたときに接合面が剥離する距離から接合エネルギーを算出する）、ダイシェア試験により評価した。実験により薄いAu薄膜（厚さ：50 nm以下）を用いた常温接合では、Au薄膜成膜から接合までの大気暴露時間が大きなパラメータであり、長期間大気暴露した表面エネルギーの低下したAu薄膜付ウェハの接合では、アルゴンガスを用いた高周波プラズマによる表面の活性化が有効であった。ダイシェア試験では、母材破壊する程度の十分な接合強度が得られた。
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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
素子寸法がデバイス熱抵抗に与える影響を有限要素法解析により明らかにすること、50 nm以下の膜厚のAu薄膜を用いた接合において大気暴露時間と接合強度の関係を明らかにすることを目標としていた。その結果、素子寸法1 mm程度以上であれば、十分な放熱が可能であることを熱解析により明らかにし、実験により大気暴露時間と接合強度の関係が得られたので、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた結果を基にして、次の2 つの課題を考えることで研究を推進させていく。
１、成膜後の大気暴露時間に加えて、Ar高周波プラズマ照射後の大気暴露時間と接合強度の関係を明らかにする。
２、Ar高周波プラズマ処理を用いた本手法は、パターニングした金薄膜を用いた接合へ適用できる可能性がある。フォトリソグラフィーでパターニングしたAu薄膜を用いて本手法の適用可能性を明らかにする。
これらの研究で得られた結果を整理して、表面活性化接合を利用した信頼性の高いIII-V族化合物半導体素子／高熱伝導基板構造作製技術を確立できるよう研究を行う。
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| Causes of Carryover |
昨年度、プラズマ発生装置、ダイシング装置を使用中に故障が生じ、実験の一部を次年度に行うこととしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
光素子購入、研磨、分析および成膜に使用し、昨年度行えなかった接合実験および接合界面評価を遂行する。
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