ナノフィラーを含む熱硬化性樹脂の分子設計と次世代集積回路への応用

含纳米填料热固性树脂的分子设计及其在下一代集成电路中的应用

• 批准号: 17760245
• 负责人: 福島 誉史
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760245/
• 关键词: ナノフィラー; 熱硬化性樹脂; 半導体微細加工技術; システムオンチップ; システムインパッケージ; 三次元集積回路; 耐熱性樹脂; アンダーフィル

Si基板上に塗布・硬化後に発生する反りの測定から、粒径50nmのナノフィラーを含むエポキシ樹脂の熱膨張係数(CTE)は、粒径の大きな(200-2000nm)フィラーを含むエポキシ樹脂のそれと比較して大きな差はないことが判明した。CTE値はフィラー含有率に依存するが、フィラー含有率の増大により樹脂の粘度が著しく上昇する。また、ナノサイズのフィラーは樹脂の硬化を阻害するため、樹脂のガラス転移温度を低下させる。次世代集積回路として注目されている三次元積層型チップのアンダーフィル剤として使用するには、約4μmの間隙に粘性の樹脂を流し込む必要がある。そのためには、樹脂に混合するフィラーの粒径はナノサイズにすることが必要であるが、樹脂粘性の増大を抑制することが必要不可欠である。本研究では、積層型チップ間の狭ギャップに低粘性の樹脂を短時間で注入し且つ、反りの発生を最小限に抑えることができるように樹脂の分子設計を行った。ここで用いた樹脂の特徴を以下に示す。1.樹脂A:エポキシ樹脂、粘度:400cPs、表面張力:45mN/m2.樹脂B:シリコーン樹脂、粘度:1000cPs、表面張力:20mN/mシリコーン樹脂の塗布膜厚が30μmの時の反り量は低く約5μmであったが、アンダーフィル後の研磨、CMP工程ではその低弾性率(約50MPa)が信頼性に欠ける。一方、発生する反り量は、樹脂膜厚に強く依存し、エポキシ樹脂の膜厚が10μmの場合、反り量は+15μmであった。このエポキシ樹脂を用いて注入を行った結果、Peripheral bumpを形成した5mm角チップの充填に要する時間は約110秒であり、計算式から求めた理論注入時間150秒より短い。この理由は、注入前、チップ端に滴下する樹脂の容量に強く依存するためである。適量な樹脂を滴下することにより十分に実用的な時間内で注入できることが分かった。

Si substrate に after coating, hardening に 発 raw す る anti り の determination か ら, diameter of 50 nm の ナ ノ フ ィ ラ ー を containing む エ ポ キ シ resin の coefficient of thermal expansion (CTE) は, large diameter の き な (200-2000 nm) フ ィ ラ ー を containing む エ ポ キ シ resin の そ れ と compare し て big き な poor は な い こ と が.at し た. The CTE value フィラ The content rate of に depends on するが, and the content rate of フィラ <s:1> increases. The viscosity of the によ resin が が rises with the increase of く する. ま た, ナ ノ サ イ ズ の フ ィ ラ ー は resin の hardening を resistance against す る た め, resin の ガ ラ ス planning moving low temperature を さ せ る. Next generation set integrated circuit と し て attention さ れ て い る type three yuan horizon チ ッ プ の ア ン ダ ー フ ィ ル tonic と し て use す る に は, about 4 microns に の clearance viscous を の resin flow し 込 む necessary が あ る. そ の た め に は, resin mixed に す る フ ィ ラ ー の size は ナ ノ サ イ ズ に す る こ と が necessary で あ る が, resin viscosity の raised large を inhibit す る こ と が need not owe で あ る. This study で は, horizon チ ッ プ の between narrow ギ ャ ッ プ に low viscosity resin の を で injection し short time, and つ り の 発 raw を minimum に え suppression る こ と が で き る よ う の に resin molecular design line を っ た. The characteristics of the resin are を as shown in the following に. Resin A:エポキシ resin, viscosity :400cPs, surface tension :45mN/m ². Resin B: シ リ コ ー ン resin viscosity, : 1000 CPS, surface tension: 20 mn/m シ リ コ ー の ン resin coated film thickness が 30 microns の の when the は り quantity to low く about 5 microns で あ っ た が, ア ン ダ ー フ ィ ル の after grinding, CMP engineering で は そ の low 弾 rate (about 50 mpa) が letter 頼 に owe け る. Party, 発 す る は り quantity, resin film thickness に く dependent し, エ ポ キ の シ resin film thickness が 10 microns の occasions, anti り は + 15 microns で あ っ た. こ の エ ポ キ シ resin by い を て injection line を っ た results, Peripheral bump を form し た 5 mm Angle チ ッ プ の filling に to す る は about 110 seconds で あ り, calculation formula か ら o め た theory injection time 150 seconds よ り short い. The <s:1> <s:1> reason is that, before injection, に drops of する resin at the チップ end に, the <s:1> capacity に is strongly く dependent on するためである. Moderate な resin を drop す る こ と に よ り very に be used で な time injection で き る こ と が points か っ た.

项目成果

New three-dimensional integration technology using chip-to-wafer bonding to achieve ultimate super-chip integration

• DOI: 10.1143/jjap.45.3030
• 发表时间: 2006-04-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS
• 作者: Fukushima, Takafumi;Yamada, Yusuke;Koyanagi, Mitsumasa
• 通讯作者: Koyanagi, Mitsumasa

Characteristics of Silicon-on-Low k Insulator Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor with Metal Back Gate

带金属背栅的低k绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管的特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics (JJAP) 45(4B)
• 作者: 浅倉邦彦;小栗栖修;真田博文;鈴木正清;小柳 光正;Takafumi Fukushima;Mitsumasa Koyanagi;Hirokazu KIKUCHI;Yusuke YAMADA
• 通讯作者: Yusuke YAMADA

Ultimate Super-Chip Integration Based on Chip-to-Wafer Three-Dimensional Integration Technology

基于芯片到晶圆三维集成技术的终极超级芯片集成

• 发表时间: 2006
• 期刊: Manuscript of International Conference on Electronics Packaging (ICEP)
• 作者: 浅倉邦彦;小栗栖修;真田博文;鈴木正清;小柳 光正;Takafumi Fukushima;Mitsumasa Koyanagi;Hirokazu KIKUCHI;Yusuke YAMADA;Takafumi Fukushima
• 通讯作者: Takafumi Fukushima

New three-dimensional integration technology using self-assembly technique

• DOI: 10.1109/iedm.2005.1609347
• 发表时间: 2005-12
• 期刊: IEEE InternationalElectron Devices Meeting, 2005. IEDM Technical Digest.
• 作者: T. Fukushima;Yusuke Yamada;H. Kikuchi;M. Koyanagi

VCSELのインターコネクションへの応用

VCSEL在互连中的应用

• 发表时间: 2007
• 期刊: O Plus E 29(4)
• 作者: 浅倉邦彦;小栗栖修;真田博文;鈴木正清;小柳 光正
• 通讯作者: 小柳 光正