超音波によるチップ積層接合時に発生する歪ダイナミクスと回路素子への効果

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13025239
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 浅野 種正 九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 教授 (50126306)
• 研究分担者: 馬場 昭好 九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 助手 (80304872) ; 牧平 憲治 九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 助手 (10253569)
• キーワード: 集積回路 / グローバルインテグレーション / システム・イン・パッケージ / 実装 / クリップチップ / ひずみセンサー / 撮像素子 / 物理乱数機器

研究概要

異種機能をもつ集積回路(LSI)チップを積層して新機能を創出するという概念は、グローバルインテグレーションを実施するための一つの有力な考え方である。超音波支援によって電極間を接続する方法は、チップを積層接続する場合の主要な要素技術である。この方法による電極の接続挙動を、独自の半導体歪センサーアレイを設計、製作して調査した。また、異種機能を創製するための研究を実施した。
・絶縁物上のシリコン薄膜(SOI)基板を用いて、分解能が10ミクロンで、温度変化に対して安定に動作し、かつ表面に垂直、平行方向の歪を検知できるセンサーアレイを開発した。
・チップに球状の金電極(バンプ)を形成する際とチップ間を接続する場合とでは、球の変形場が異り、そのためチップ間接続の際には、大きな剥離モーメントが発生しやすく、チップに損傷を与え易いことを明らかにした。これを回避し、チップ損傷を与えずに接続する方法を開発した。
・電界効果トランジスタの直上にバンプ電極を形成した場合の、歪挙動とトランジスタの特性変動の関係を調査し、超音波を加えて接合しているときに発生する動的な歪は大きいが、最終的に特性変動に影響するのは残留する歪であることを明らかにし、それは回避できるものであり、チップの積層接続の方法として有力となり得ることを示した。
・システム化に有利なSOI基板を用いて、光検知を高感度に行える新しい電流増幅型の回路素子を開発した。これを用いて、SOIイメージセンサーを実現できることを試作も含めて示した。
・極微細な回路素子としての可能性をもつショットキー障壁型電界効果トランジスタ特有の性質を利用して、安全なデータ通信を実施する際に必要となる物理乱数発生回路を考案するとともに、試作してその有効性を示した。

研究成果

• [文献書誌] N.Watanabe, T.Asano: "Incluence on Electrical Characteristic of Direct Au-Bunping on MOSFET"Ext. Abs. 2001 Int. Conf. Solid State Devices and Materials. 48-49 (2001)
• [文献書誌] T.Asano, Y.Maeda, G.Nakagawa, Y.Arima: "Physical Random Number Generator Using Schottky MOSFET"Ext. Abs. 2001 Int. Conf. Solid State Devices and Materials. 96-97 (2001)
• [文献書誌] Y.Uryu, T.Asano: "CMOS Image Sensor Using SOI-MOS/Photodiode Photodetector Device"Ext. Abs. 2001 Int. Conf. Solid State Devices and Materials. 248-249 (2001)
• [文献書誌] T.Asano, Y.Maeda, G.Nakagawa, Y.Arima: "Physical Random Number Generator Using Schottky MOSFET"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.41,No.4B(印刷中). (2002)
• [文献書誌] N.Watanabe, T.Asano: "Incluence on Electrical Characteristic of Direct Au-Bunping on MOSFET"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.41,No.4B(印刷中). (2002)
• [文献書誌] Y.Uryu, T.Asano: "CMOS Image Sensor Using SOI-MOS/Photodiode Photodetector Device"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.41,No.4B(印刷中). (2002)