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2010 Fiscal Year Annual Research Report

低温大気中接合によるウエハスケール3次元集積化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 08F08386
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

須賀 唯知  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 王 英輝  東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
Keywordsウエハ接合 / 金属薄膜 / 表面活性化 / 無鉛はんだ / 表面酸化
Research Abstract

最終年度は、ウエハの金属薄膜を介した接合を、大気中低温での接合に適用することを検討した。Au、Sn、Cuの薄膜のうち、Auを用いて接合面のパターン化を行い、平面状の接合面では応力集中がコーナー、エッジ部にあること、これを解消するために、接合面を微細なパターンに分割することが有効であることを実験的に示した。具体的には、Siウエハにシード層としてTi膜、その上にAuのEB蒸着膜を100nm形成したもの、および3μm厚のAuの電解メッキ膜をエッチングにより、バンプ状パターンにしたものを用いた。その結果、バンプピッチが広いほど、バンプサイズを10μmから5μmへと小さくするほど、エッジ部の不均一性が解消し、応力分布がなだらかとなることがわかった。これらの結果を検証するため、応力集中の2次元計算を有限要素法を用いて計算し、パターンの分割周期やパターン幅がどのように接合面の応力の均一性に寄与するかをさらに定量的に示した。その結果、接合における不均一性は接合加圧時の応力分布に比例して増加していることも判明した。また、シリコンの大気中低温接合については、150℃程度の低温加熱であれば、Au、Snについてはアルゴンプラズマでの活性化後、接合可能であることが明らかとなった。これらの成果は、Geウエハの直接接合に適用された。ドープの程度の異なるしたGeウエハの接合では、界面には5nm程度のアモルファスは形成されるものの、通常のエピタキシャル成長で形成される界面と比べると格段にシャープなプロファイルの界面が形成された。これは、界面での光電変換素子機能を使う場合においては重要な要件であり、この手法の有効性が示された。

  • Research Products

    (6 results)

All 2010

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] Metal Surface Cleanliness and Its Improvement on Bonding2010

    • Author(s)
      Ying-hui Wang
    • Organizer
      International Conference on Electronic Packaging Technology & High Density Packaging (ICEPT-HDP)
    • Place of Presentation
      Xian, China
    • Year and Date
      20100816-20100819
  • [Presentation] [Keynote] Low temperature wafer bonding for 3D system integration2010

    • Author(s)
      Tadatomo Suga
    • Organizer
      International Conference on Electronic Packaging Technology & High Density Packaging (ICEPT-HDP)
    • Place of Presentation
      Xian, China
    • Year and Date
      20100816-20100819
  • [Presentation] Influence of Bonding Atmosphere on Low-Temperature Wafer Bonding2010

    • Author(s)
      Ying-Hui Wang
    • Organizer
      the 60th Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2010)
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA
    • Year and Date
      20100601-20100604
  • [Presentation] Surface Activation for Micro-Bumps and Its Improvement on Bonding at Low Temperature2010

    • Author(s)
      Ying-Hui Wang
    • Organizer
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP 2010)
    • Place of Presentation
      Sapporo Convention Center, Hokkaido, Japan
    • Year and Date
      20100512-20100514
  • [Presentation] Low Temperature Bonding of Si Wafers in Nitrogen Atmosphere2010

    • Author(s)
      Keigo Oshikawa
    • Organizer
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP 2010)
    • Place of Presentation
      Sapporo Convention Center, Hokkaido, Japan
    • Year and Date
      20100512-20100514
  • [Presentation] Low-Temperature Bonding for Microdevices2010

    • Author(s)
      Ying-Hui Wang
    • Organizer
      Symposium on Design, Test, Integration & Packaging of MEMS/MOEMS
    • Place of Presentation
      Seville, Spain
    • Year and Date
      20100505-20100507

URL: 

Published: 2012-07-19  

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