研究課題
基盤研究(B)
本研究では、窒化ガリウム(GaN)基板と異種材料(ガリウム砒素(GaAs)およびアルミニウム(A1))の表面活性化常温接合を試み、その接合特性を評価した。接合に用いたGaN試料は、(0001)サファイア基板上に成膜された厚さ3μmのn型GaN薄膜である(表面粗さRa:0.5〜0.6nm程度)。GaAs基板は、n型(100)基板を片面エピ研磨したものである(表面粗さRa:0.3〜0.4nm程度)。Al試料には、先端部を球面状に加工した多結晶Al棒(純度99.999%)を用いた。これらを真空チャンバにおいて、試料面に対して45°の方向からアルゴン高速原子ビーム(印加電圧1.5kV、電流密度15mA)を照射して試料の表面を覆っている酸化膜などの不活性な層、汚染層を取り除き、表面を洗浄、活性化した。表面活性化後、ただちに接触させ(荷重:70〜75kgf)、接合を行った。バックグランドの真空度は、高真空(4×10^<-4>Pa程度)から超高真空(6×10^<-7>Pa程度)領域である。いずれの試料も常温接合に成功した。GaN/GaAsの接合試料では、1.5〜7MPaのダイシェア接合強度が得られた(真空度:4×10^<-4>Pa程度)。また、GaN/Alの接合試料では、引張接合強度試験において14MPa(真空度:4×10^<-4>Pa程度)〜19MPa(6×10^<-7>Pa程度)の強い接合が得られた。GaN/Al接合界面の透過電子顕微鏡観察により、原子レベルで接合が実現されていること、および10nm程度非晶質の中間層を介して接合が実現されていることを明らかにした。接合したn-GaN/Al界面の電気特性は、整流性を示し、600℃にアニールすると、オーミック特性になることがわかった。
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第22回エレクトロニクス実装学会講演大会講演論文集
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Proc. International Conference on Electronics Packaging (印刷中)
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