THz-QCL低損失両面金属導波路に向けた銀ボンディングプロセスの開発

THz-QCL低损耗双面金属波导银键合工艺开发

• 批准号: 20920007
• 负责人: 應 磊瑩
• 金额: $ 0.37万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20920007/
• 关键词: テラヘルツ量子カスケードレーザ; 両面金属導波路; ボンディング

研究の目的:我々は、世界で初の銀(Ag)を用いて低閾値、高温動作可能な両面金属導波路を有するテラヘルツ量子カスケードレーザの作製を目指している。両面金属導波路の作製は、Ag同士を融着させる為のメタルボンディングプロセスが必要である。ボンディングは通常加熱と加圧下で行う。その際、Agは半導体層(量子カスケード層)へ拡散すると、デバイス性能が劣化するため、Agが半導体層に拡散させないことが非常に重要である。しかし、今までAgに関する報告は無く、ボンディングの最適な方法や条件が分かっていない。したがって、本研究ではAg-Ag界面の良い融着性を保ちながら、Agが半導体層へ拡散しない方法、条件を見つけ出し、Agのボンディングプロセスを確立することを目的とする。研究方法:1、Ag-Ag界面の融着状態の確認我々はAgの拡散を防ぐ工夫として、半導体とAgの間にチタン(Ti)を挿入する。2枚のGaAs基板上にTi、Agの順に真空蒸着し、そして蒸着した金属面を合わせて温度、圧力、時間を変化させながら乾燥窒素雰囲気中でボンディングを行った。ボンディングしたサンプルを壁開し、金属端面の融着状態を電子顕微鏡で確認した。2、Ag拡散の確認加熱によりAgが拡散すると金属シート抵抗の変化が見られる。我々は半絶縁GaAs基板上Ti、Agを順に真空蒸着しアニール炉で温度と時間を変化させながら加熱した。四探針測定法を用いて、アニールしたサンプルのシート抵抗の変化を測定した。オージェ電子分光法で金属拡散深さ方向の元素分布を分析した。研究成果:Agのボンディングには乾燥窒素雰囲気中温度400℃、圧力38.5kg/cm2、時間30分と言う条件が適していることが分かった。温度400℃下で銀の拡散を防ぐためにTiの厚さは10nm以上が必要であることも分かった。

の study aim: I 々 は, early で の world silver (Ag) を い て low threshold numerical, high temperature action may な struck surface metal guided wave road を す る テ ラ ヘ ル ツ quantum カ ス ケ ー ド レ ー ザ を refers the の cropping し て い る. The two-sided metal waveguide is made by を and Ag of the same material を fusing させる to form <s:1> メタ ボ ボ ディ ディ グプロセスが グプロセスが グプロセスが necessary である. Youdaoplaceholder0 グ ディ グ グ グ usually under heating と and pressurization で lines う. そ の interstate, Ag は semiconductor layer (quantum カ ス ケ ー ド layer) へ company, scattered す る と, デ バ イ ス が performance degradation す る た め, Ag が semiconductor layer に company, scattered さ せ な い こ と が very important で に あ る. し か し, today ま で Ag に masato す る report は く, ボ ン デ ィ ン グ の optimum な や conditions が points か っ て い な い. し た が っ て, this study で は Ag - good Ag interface の い melting as a sex を bartender ち な が ら, Ag が semiconductor layer へ company, scattered し な い method, condition を see つ け し, Ag の ボ ン デ ィ ン グ プ ロ セ ス を establish す る こ と を purpose と す る. Research methods: 1, the Ag - Ag interface の melt state の confirm my 々 は Ag の company, scattered を ぐ proof time と し て, semiconductor と between Ag の に チ タ ン (Ti) を scions into す る. Two の GaAs substrate に Ti, Ag の suitable に vacuum steaming し, そ し て steamed し た metal surface わ を せ を て temperature, pressure, time - the さ せ な が ら dry smothering element 雰 囲 気 in で ボ ン デ ィ ン グ を line っ た. ボ ン デ ィ ン グ し た サ ン プ ル を wall open end の し, metal melt with state を electronic 顕 micromirror で confirm し た. 2. Ag拡 loose <s:1> confirm heating によ <s:1> が拡 Agが拡 loose すると metal シ ト ト ト resist <s:1> change が see られる. I 々 は half never try Ti on GaAs substrates, Ag を suitable に vacuum steaming the し ア ニ ー と time を で ル furnace temperature variations change さ せ な が ら heating し た. Four-point probe measurement を with い て, ア ニ ー ル し た サ ン プ ル の シ ー ト resistance の variations change を determination し た. Youdaoplaceholder0 electronic spectrophotometry で metal 拡 dispersion deep さ direction <s:1> element distribution を analysis た た. Research results: Ag の ボ ン デ ィ ン グ に は dry smothering element 雰 囲 気 temperature 400 ℃, pressure of 38.5 kg/cm2, the time 30 と が う conditions optimum し て い る こ と が points か っ た. Under the temperature 400 ℃ で silver の company, scattered を anti ぐ た め に Ti の thick さ は above 10 nm が necessary で あ る こ と も points か っ た.

项目成果

Ag–Metal Bonding Conditions for Low-Loss Double-Metal Waveguide for Terahertz Quantum Cascade Laser

• DOI: 10.1143/jjap.47.7926
• 发表时间: 2008-10
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: L. Ying;Noriaki Horiuchi-Ikeda;H. Hirayama