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2014 年度 実績報告書

原子層堆積重合による縮合系耐熱高分子の積層膜形成と応用

研究課題

研究課題/領域番号 25630118
研究機関東北大学

研究代表者

福島 誉史  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (10374969)

研究分担者 マリアッパン ムルゲサン  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 産学官連携研究員 (10509699)
ベ ジチョル  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (40509874)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード気相堆積重合 / ポリイミド / TSV
研究実績の概要

気相堆積ポリイミドの三層積層膜を形成することに成功した。連続して厚さ約2μmのポリイミド構造を堆積し、その高い被覆率(80%以上)と耐圧(絶縁破壊電圧は約400V/um)を確認した。Cuを埋め込んだ後のポリイミドライナー絶縁膜付Cu-TSVでは、TSV間のSiにかかる応力が、SiO2ライナー絶縁膜付Cu-TSVに比べて劇的に低いことが判明した。この現象は非常に興味深く、この応力低減メカニズムを追究した。成膜温度はどちらも200℃であった。ウエハ上に成膜した際の内部応力は、気相堆積ポリイミドで約40MPa(引張応力)に対し、TEOSえお用いたプラズマCVDで堆積したSiO2は110MPa(圧縮応力)であった。気相堆積ポリイミドのCTEは25ppm/Kであり、プラズマCVDにより堆積したSiO2のCTEは2ppm/Kであった。一方、SiとCuのCTEは、それぞれ3ppm/K、17ppm/Kであるため、CTEでは説明ができなかった。ヤング率を比較すると、プラズマSiO2では50-60GPaであるのに対して、気相堆積ポリイミドでは3-4GPaと1/10以下の低弾性であり、この応力の違いはライナー絶縁膜のヤング率によって支配されていることが分かった。ビアラスト方式で気相堆積ポリイミドライナー絶縁膜を用いてTSVのデイジーチェンを形成した結果、直径20um、深さ40umのCu-TSV1本あたりの抵抗(Cu配線との接触抵抗含む)は18.2ミリオームであり、良好な電気的特性を示した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Highly Beneficial Organic Liner with Extremely Low Thermal Stress for Fine Cu-TSV in 3D-Integration2014

    • 著者名/発表者名
      M. Murugesan , T. Fukushima, J.C. Bea, Y. Sato, H. Hashimoto, K.W. Lee , and M. Koyanagi
    • 雑誌名

      IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) Technical Digest

      巻: 61 ページ: 374-377

    • DOI

      10.1109/IEDM.2014.7047054

    • 査読あり
  • [学会発表] 高分子材料を用いた三次元集積技術III:気相堆積ポリイミドTSVライナーの形成と特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      福島誉史,Murugesan Mariappan,裵 志哲,橋本宏之,佐藤 優,李 康旭,小柳光正
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 第29回春季講演大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区本郷7-3-1)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
  • [学会発表] Characterization of Vapor Deposited Polyimides and Process Integration with the Polymeric Liner for Via-Last/Backside-Via Cu-TSV Formation2014

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Fukushima, Murugesan Mariappan, Jichoel Bea, Kang-Wook Lee, and Mitsumasa Koyanagi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市竹園2-20-3)
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [学会発表] Replacing the PECVD-SiO2 in the Through-Silicon Via of High-Density 3D LSIs with Highly Scalable Low Cost Organic Liner: Merits and Demerits2014

    • 著者名/発表者名
      Murugesan Mariappan, Takafumi Fukushima, JiChel Beatrix, Hiroyuki Hashimoto, Yutaka Sato, Kangwook Lee, Tetsu Tanaka and Mitsumasa Koyanagi
    • 学会等名
      the 64th Electronic Components and Technology Conference (ECTC)
    • 発表場所
      Walt Disney World Swan and Dolphin Resort, Lake Buena Vista, Orlando, Florida, USA
    • 年月日
      2014-05-27 – 2014-05-30
  • [備考] 三次元スーパーチップLSI試作製造拠点

    • URL

      http://www.ginti.niche.tohoku.ac.jp/

  • [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法2014

    • 発明者名
      小柳光正、福島誉史、李康旭、田中徹
    • 権利者名
      小柳光正、福島誉史、李康旭、田中徹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-098449
    • 出願年月日
      2014-05-12

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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