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2017 年度 実績報告書

高排熱と電磁ノイズ遮蔽を実現するパワーSupply on Chip用基板の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03965
研究機関九州工業大学

研究代表者

松本 聡  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10577282)

研究分担者 長谷川 雅考  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (20357776)
馬場 昭好  九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 准教授 (80304872)
新海 聡子  九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 准教授 (90374785)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード集積化電源 / パワーSoC / DCーDCコンバーター
研究実績の概要

グラフェン転写後のプロセスの検討を進めた。300nm程度の段差がある状態で、グラフェン転写を行うとその後の電極形成工程で、パタンがうまく形成されないことがわかった。これに対して、段差が形成される薄膜の加工の段階でダミーパタンを形成すること、CMPにより平坦化することによりグラフェン転写後パタン形成が可能であることを明らかにした。
低温(<400℃)でのウエハー接合技術の検討を進めた。ウエハー接合ではウエハー表面の平坦化技術が重要であり、平坦化技術の検討を進めた。堆積後、二乗平均粗さRq=1 nm程度の表面を酸素およびアルゴンガスを用いたスパッタリング(RIE装置利用)によりRq=0.2 nm程度まで低減した。表面粗さが1nm程度であれば、100nm程度削ることで0.2-0.3nmの表面粗さを実現可能であることを明らかにし、これにより接合面積が飛躍的に増大させることができる。また、プラズマ密度均一性の高いICP-RIE装置を用いることでエッチングレートの変動がない条件を見出した。これにより、5nm程度の精度で残膜厚を制御可能である。また、ALD-Al2O3を接着面ととする接合技術を確立した。さらに、表面活性化接合により、ALD-Al2O3-ALD-Al2O3の接合を実現した。
高熱伝導率を有しかつ高い電磁ノイズシールド効果が期待できるグラファイトフィルムをシリコンデバイスへ導入するための根幹となるウェハー貼り合わせ技術を開発した。貼り合わせには6インチシリコンウェハとグラファイトフィルムを用い、中間層を介さない直接接合による貼り合わせに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Potassium-doped n-type bilayer graphene2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, Y. Okigawa, M. Hasegawa
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS

      巻: 112 ページ: 043105

    • DOI

      10.1063/1.5012808

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of the 3D Stacking Power Supply on Chip for High Frequency DC-DC Converte2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hiura, Y. Ikeda, Y. Hino, and S.Matsumoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 ページ: 04CR13

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.04CR13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aptamer strategy for ATP detection on nanocrystalline diamond functionalized by a nitrogen and hydrogen radical beam system2017

    • 著者名/発表者名
      E. Suaebah, Y. Seshimo, M. Shibata, S. Kono, M. Hasegawa, H. Kawarada
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS

      巻: 121 ページ: 044506

    • DOI

      10.1063/1.4974984

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Aptamer-Based Carboxyl-Terminated Nanocrystalline Diamond Sensing Arrays for Adenosine Triphosphate Detection2017

    • 著者名/発表者名
      E. Suaebah, T. Naramura, M. Myodo, M. Hasegawa, S. Shoji, J. J. Buendia, H. Kawarada
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 17 ページ: 1686

    • DOI

      10.3390/s17071686

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain analysis of plasma CVD graphene for roll-to-roll production by scanning transmission electron microscopy and Raman spectroscop2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kato, Y. Koga, K. Matsuishi, M. Hasegawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 030307

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.030307

    • 査読あり
  • [学会発表] Design consideration of a 3D stacked power supply on chip2018

    • 著者名/発表者名
      K.Ono, K.Hiura, and S. Matsumoto
    • 学会等名
      2018 IEEE Electronic Components and Technology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 希釈溶媒を変化させたTMAHによるGaN表面処理2018

    • 著者名/発表者名
      今熊豪,宇崎滉太,新海聡子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Cl2およびBCl3を用いたICP-RIEによるGaN表面粗さへの影響2018

    • 著者名/発表者名
      宇崎滉太,今熊豪,新海聡子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Potential of the 0.35um CMOS gate driver technology for the GaN power devices2017

    • 著者名/発表者名
      S. Miyano,T. Akagi, S. Abe, and S.Matsumoto
    • 学会等名
      Extended Abstract of the 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential of a power supply on chip for solar cell based energy harvesting systems2017

    • 著者名/発表者名
      K.Yamada, K. Hiura, and S. Matsumoto
    • 学会等名
      Proc. The 12th IEEE International Conference on Power Electronics and Drive systems,
    • 国際学会
  • [学会発表] Design consideration of a three-dimensional stacked power supply on chip for high power density DC-DC converter2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hiura and S.Matsumoto
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Biomedical Engineering,
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Silicon on Diamond Structure with an Ultra-Thin SiO2 Bonding Layer by Sputter Etching Method2017

    • 著者名/発表者名
      M.Nagata, R.Shirahama, S.Duangchan, and Akiyoshi Baba
    • 学会等名
      Digest of 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of graphene and related materials in AIST2017

    • 著者名/発表者名
      Masataka Hasegawa R. Kato, Y. Okigawa, T. Yamada, W. Mizutani, M. Ishihar
    • 学会等名
      Graphene Malaysia 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Throughput Synthesis of Atomic Layer Graphene by Plasma CVD2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hasegawa
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TMAH溶液のエッチングによるGaNの表面粗さの改善2017

    • 著者名/発表者名
      今熊豪,宇崎滉太,新海聡子
    • 学会等名
      平成29年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • [学会発表] ICP-RIEを施したGaN表面のエッチングダメージ評価2017

    • 著者名/発表者名
      宇崎滉太,今熊豪,新海聡子
    • 学会等名
      平成29年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • [産業財産権] グラフェンシート導電性改善法及び導電性が改善されたグラフェンシートを用いた電極構造2017

    • 発明者名
      水谷亘、沖川侑揮、長谷川雅考
    • 権利者名
      水谷亘、沖川侑揮、長谷川雅考
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-112372

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公開日: 2019-12-27  

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