結晶配向制御による低弾性率マイクロバンプ形成手法の開発

• 研究課題/領域番号: 26630144
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鈴木 研 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40396461)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: マイクロバンプ / 銅 / 電界めっき / 三次元実装 / 機械特性 / めっき / 銅マイクロバンプ / 結晶配向性 / 強度信頼性 / 残留応力

研究成果の概要

三次元半導体実装用金属バンプに用いられる銅はヤング率が結晶方位によって異なる材料である．本研究では，実装構造内残留応力低減のため，ヤング率が最も低い(100)面に配向した銅バンプ作製を可能とするめっき条件，下地材料の探索を行った．(001)面配向のβ-Taバリア層上に銅シード層を形成しめっき成膜した銅薄膜で(100)面配向の増加を確認した．このめっき銅薄膜のヤング率をナノインデンテーション試験により評価したところ，(111)面配向単結晶銅より約20 GPaも小さいヤング率（平均127 GPa）を得た．以上より，結晶方位を制御しためっき銅バンプの作製による低ヤング率化の実現可能性を実証した．

研究成果

• [雑誌論文] Improvement of Thermal Conductivity of Electroplated Copper Interconnections by Controlling Their Crystallinity (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Goto, Ken Suzuki and Hideo Miura
  • 雑誌名: Proceedings of International Technical Conference and Exhibition on Packaging and Integration of Electronic and Photonic Microsystems 巻: IPACK2015-48197 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1115/ipack2015-48197
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 三次元実装マイクロバンプ強度物性の結晶組織依存性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤理，鈴木研，三浦英生
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第50期総会
  • 発表場所: 東北大学工学研究科・工学部 機械系講義棟，宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] Control of Mechanical Properties of Micro Electroplated Copper Interconnections (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Goto, Ken Suzuki and Hideo Miura
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015 (ATEM’15) The 14th Asian Conference on Experimental Mechanics (ACEM14)
  • 発表場所: Loisir Hotel Toyohashi, Toyohashi, Aichi, Japan
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Micro-Texture Dependence of the Strength of Micro Bumps Used for 3-Dimensonal Integration (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Goto, Ken Suzuki and Hideo Miura
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Sapporo Conventional Center, Sapporo, JAPAN
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] IMPROVEMENT OF THERMAL CONDUCTIVITY OF ELECTROPLATED COPPER INTERCONNECTIONS BY CONTROLLING THEIR CRYSTALLINITY (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Gotoh, Ken Suzuki and Hideo Miura
  • 学会等名: ASME 2015 International Technical Conference and Exhibition on Packaging and Integration of Electronic and Photonic Microsystems
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2015-07-06 – 2015-07-09
• [学会発表] Improvement of Thermal Conductivity of Electroplated Copper Interconnections by Controlling Their Crystallinity (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Goto, Ken Suzuki and Hideo Miura
  • 学会等名: International Technical Conference and Exhibition on Packaging and Integration of Electronic and Photonic Microsystems (InterPACK 2015)
  • 発表場所: The Fairmont San Francisco Hotel, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] 54.IMPROVEMENT OF THERMAL CONDUCTIVITY OF ELECTROPLATED COPPER THIN-FILM INTERCONNECTIONS BY CONTROLLING THEIR MICRO TEXTURE (2014)
  • 著者名/発表者名: Pornvitoo Rittinon, Ken Suzuki and Hideo Miura
  • 学会等名: ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress & Exposition
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-11-14 – 2014-11-20