表面活性化：Ar fast atom beam (Ar-FAB)
出典: finemems
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表面活性化手法とは，常温で表面に高い結合エネルギーを付与するために行う真空雰囲気中でのArイオンビーム・中性原子ビーム・プラズマ照射による物理衝撃などの表面清浄化プロセス全般を指す．ビームの物理的衝撃により表面に吸着した酸素などを除去して創製される新生面は多数のダングリングボンドを含み，エネルギー的に不安定な状態にある．したがって，このような表面を原子間距離程度に近接させることで電子的な相互作用が発生すれば，それにより結合力が発生する．そのため，同種・異種材料の常温直接接合に多数の適用例がある．図は中性化したAr高速原子ビーム(Ar fast atom beam, Ar-FAB)による表面活性化プロセスを適用した常温接合の透過電子顕微鏡(transmission electron microscope, TEM)による拡大像である．金属材料は自由電子の表面間の相互移動により母材に匹敵する破断強度が得られることが確認されており，Al・Cu・Au・Niなどの配線金属材料を始め，多数の組み合わせの金属が接合されている．例えばCMP-Cu薄膜のようにRa 数nm以下に表面を平坦化された試料では，atomic scaleで有意なボイドのほぼ見られない良好な界面が得られる．その他にもSiなどのIII-V材料の接合が多くこの手法で接合され，良好なI-V特性などを示すことが確認されている．いずれの材料の接合界面においても常温で表面の凹凸が変形したことや異種材料による格子常数の違いによる転位の導入，またはビーム照射によるダメージ(アモルファス化)層の生成など，界面に変成層が形成されるためこの部分の電気的・機械的特性の評価の余地があるものの，その厚さは数nm程度に制御することが可能だと考えられる．
対象材料
金属，半導体
装置
条件
禁則事項
留意事項
文献情報，参考文献
文献1
T. Suga et al., Proc. Euro. Hybrid Microelec. Conf., 9th (1993 ) pp.314-321.
文献2
T. Suga et al., Proc. MRS Int’l Meet. on Adv. Mater., Mater.Research Soc., vol.8 (1989) pp.257-262.
文献3
A. Shigetou et al., J. of Materials Science, 40 (2005), pp.3149-3154.
