水蒸気プラズマを用いた超柔軟な導電接合技術の開発

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昨年度、金の直接接合のための水蒸気プラズマ処理の最適化には、接合体の剥離試験による結果を用いて判別していたが、本年度はプラズマ状態を同定するプラズマプロセスモニタを導入し、プラズマ状態と接合結果の比較評価をおこなった。その結果、水蒸気をガス源とする水蒸気プラズマは、プラズマの電圧やガス流量により処理中の反応室内のプラズマ状態が大きく変化することを確認した。電圧が高くなると水蒸気ガスの電離が促進し、電圧が低い状態に比べＯＨ基の存在比が低下し酸素の存在比が増加した。一方で電圧が高いと直接接合は発現せず、電圧が50W程度であると直接接合が発現した。したがって、昨年度のＸＰＳ測定の結果と同様に、OH基が接合に対して寄与していることを改めて確認した。また、金以外の金属に対しても接合が発現するか検討した結果、銀電極をパリレン基板上に蒸着したサンプルは、金同様に接合が発現することを確認した。走査型透過電子顕微鏡で断面を観察すると金接合同様に界面が消失しており、界面を越えたコントラスト変化が確認できたため、拡散による金属結合が発現していると考えられる。次に銅電極をパリレン基板上に蒸着したサンプルの直接接合を試みたが接合は確認できなかった。金、銀と異なり、水蒸気プラズマ処理後に銅表面が変色しており、水蒸気プラズマによる化学的な反応が生じてしまうことを確認した。水蒸気プラズマによる直接接合は金電極のみ接合が生じる。そのためフレキシブルエレクトロニクス同士の接合力は配線幅に依存してしまうが、その対策として配線及び接合用補助金パッドを接合面に設けることで、接合力と配線幅による接合力のトレードオフ関係を緩和できることを確認した。