【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT1094
利用課題名 / Title
ガスセンシングデバイスの作製
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo 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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ガスセンサ,センサ/ Sensor,スパッタリング/ Sputtering,ダイシング/ Dicing,ワイヤーボンディング/ Wire Bonding
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)
野間 真樹子
所属名 / Affiliation
新電元工業株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
中西 克文(新電元工業株式会社),高木 謙斗(東京大学大学院新領域創成科学研究科),米谷 玲皇(東京大学大学院新領域創成科学研究科),割澤 伸一(東京大学大学院新領域創成科学研究科)
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
三角 啓
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
UT-904：セミオートボールボンダー
UT-711：LL式高密度汎用スパッタリング装置 (2018)
UT-906：ブレードダイサー
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
SnO2を利用したガスセンサ試作を行っている。ポジ型レジストの塗布、LL式高密度汎用スパッタリング装置を用いたSnO2の成膜及びリフトオフプロセスを武田先端知スーパークリーンルーム内の設備を利用して行った。昨年度は、基板への実装を行ったところ、ワイヤボンド工程にてパッドメタルが剥離した。そこで、熱力学シミュレーションの結果から選択した数種のメタルを用いて、ダイボンディングの簡易評価を行った。基板へのダイボンディング相当の熱処理を加えても、抵抗値が高くならないこと、および、ワイヤボンド後にメタル剥離が発生しないこと、これら2点を実現するメタル膜構造を得た。
実験 / Experimental
熱酸化膜付き4インチSi基板に、LL式高密度汎用スパッタリング装置を用いてSnO2膜を成膜した。ブレードダイサーで15mm□に切り出したのち、幅３mm程度、長さ15mmに切ったポリイミドテープをチップ中央に貼り付けた。LL式高密度汎用スパッタリング装置を用いてパッドメタルを成膜したのちに、ポリイミドテープを剥がすことにより、チップ上に左右に分離したメタル領域を得た(図1)。自社に持ち帰り、熱板での加熱前後の抵抗値を確認した。加熱後の抵抗値上昇が見られない水準のメタルに関しては、セミオートボールボンダーを用いてAu線のボールボンディングを実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
加熱による抵抗値上昇は、メタルがSnO2膜を還元した場合に発生すると考えている。また、金属Snが生成した場合、ダイボンディングの熱に耐えることができない。メタルとSnO2がまったく反応しない系に関しては、経験上剥離が発生しやすい。今回は固溶体としてわずかに相互拡散する系を選択することで、加熱後も抵抗値変動が少なく、Au線ボンディングできるメタルをみつけることができた。実際のガスセンシングデバイスをセラミックパッケージに実装した図を図2に示す。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1．カプトンテープによる簡易電極分離方法 左：テープ貼り付け状態、右：成膜後にテープを剥がした状態。 矢印はチップをステージ固定するためのテープ痕
図2．実装後の状態
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究に関して貴重なアドバイスをいただいた三田吉郎先生に感謝する。
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