【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KT1002

利用課題名 / Title

MEMSや半導体などをセラミック材で支持する構造

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

セラミック材,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,PVD,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

西薗 和則

所属名 / Affiliation

株式会社MARUWA

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

瀬尾暁,牧野伸哉,岡本悠祐

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-105：両面マスクアライナー
KT-107：厚膜フォトレジスト用スピンコーティング装置
KT-108：レジスト塗布装置
KT-110：レジスト現像装置
KT-111：ウエハスピン洗浄装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　セラミック基板に半導体チップを搭載する方法として、金属薄膜パターンを用い半導体チップを接合する実験を進めている。今回は、Siウェハ表面とセラミック基板の表面に金属薄膜をパターニングし、Siウェハとセラミック基板のウェハやチップの接合実験を実施した。

実験 / Experimental

【実験内容】　Siウェハやセラミックウェハの表面に金属薄膜を最小線幅４μmでパターニングする。まず、スピンコータを使用して４インチウェハにフォトレジストを塗布し、両面マスクアライナで露光した後にレジスト現像装置で現像してフォトレジストをパターニングする。次に、フォトレジストが付いた状態で金属を蒸着させた後にフォトレジストを剥離して金属パターンを形成した。
　一方、Siウェハやセラミックウェハ上の絶縁膜と金属膜との関係を調べるために、Siウェハに酸化膜、セラミックウェハに酸化膜もしくは窒化膜を成膜してから、金属パターンを形成する方法を実験した（Fig.1参照）。Si ウェハは熱酸化炉で100nm厚の酸化膜を成膜してから金属パターンを形成した。セラミック側は　CVD装置を使用して酸化膜もしくは窒化膜を成膜してから金属パターンを形成した。
　上記のようにSiウェハやセラミックウェハに金属パターンを形成したウェハを使用して、ボンドアライナでアライメントを調整してからウェハ接合装置にて接合した。接合後は接合体の接合強度の確認や超音波顕微鏡による接合面のボイドを観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

　Siウェハとセラミックウェハ上に形成した金属パターンを使用した接合実験の結果、酸化膜付きSiウェハを使用することによって、Siとメタルが反応する現象は抑えられた。しかし、ウェハに酸化膜や窒化膜を成膜するとウェハの平坦性が悪くなるため、成膜なしのウェハと比較すると接合後のボイドが多い結果となった。接合強度については酸化膜や窒化膜の有り無しによる接合強度差はほとんど見られなかった。今後、酸化膜や窒化膜の成膜は、もっと薄厚にするか平坦化処理が必要だと考える。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

　Fig.1. Cross section of bonded wafer

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件