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2015 Fiscal Year Annual Research Report

化合物半導体の常温接合と高放熱構造への応用

Research Project

Project/Area Number 25289085
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

日暮 栄治  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60372405)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords低温接合 / 常温接合 / 金薄膜 / 高放熱構造 / 高出力光素子
Outline of Annual Research Achievements

平滑な金(Au)薄膜(厚さ:50 nm以下、rms表面粗さ:0.5 nm以下)を用いた、常温、大気雰囲気で行う表面活性化接合 (Surface Activated Bonding)技術の適用領域の拡大と新たな展開をめざし、以下の研究を行った。
これまで、ウェハ全面にAu薄膜を電子ビーム(EB: Electron Beam)蒸着で成膜したウェハを実験に用いてきたが、フォトリソグラフィによりパターニングを施したAu薄膜へ適用できると封止枠パターンなどの接合が可能になるため、デバイスの高機能化に貢献できる。そこでAu薄膜成膜後のエタノール浸漬処理の接合強度への影響および表面活性化の効果を調べた。1時間以上浸漬した場合には著しく接合強度が低下したが、このような場合でも数十秒のアルゴンガスを用いた高周波プラズマによる表面活性化処理を行うことで、強固な接合が得られることを明らかにした。また、リング封止枠パターンを形成したAu薄膜を用いて接合を実現した。
次に、高反射率と高放熱性を同時に実現するウェハ常温接合技術を開発するために、Auキャップ層を用いた多層金属薄膜の常温接合を試みた。近紫外領域で高い反射率を有するアルミニウム(Al)に着目しAl/Ti/Au層を用いたAu-Auウェハ常温接合を行った。Au/Al薄膜対は室温でも拡散が進行し、金属間化合物を形成することが報告されている。そこで、Au/Alの相互拡散を防ぐAlの酸化膜をバリア層として用いることで、大気中でのウェハ常温接合を試み、光学特性を評価した。酸化アルミニウムバリア層によりAu/Al相互拡散を防ぐことで紫外線領域において81-88 %と高い反射率を得ることに成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2016 2015

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 9 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Room-temperature gold-gold bonding method based on argon and hydrogen gas mixture atmospheric-pressure plasma treatment for optoelectronic devices integration2016

    • Author(s)
      Eiji Higurashi, Michitaka Yamamoto, Takeshi Sato, Tadatomo Suga, and Renshi Sawada
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Electronics

      Volume: E99-C Pages: pp. 339-345

    • DOI

      10.1587/transele.E99.C.339

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 高出力発光ダイオードの高放熱化のための超平滑な金薄膜を介した常温接合2016

    • Author(s)
      奥村拳、日暮栄治、須賀唯知
    • Journal Title

      2016年度精密工学春季大会学術講演会講演論文集

      Volume: なし Pages: pp. 641-642

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 紫外線リフレクタ集積化のためのアルミニウム/チタン/金多層膜を用いた常温ウェハ接合2016

    • Author(s)
      國宗豊、日暮栄治、須賀唯知
    • Journal Title

      第30回エレクトロニクス実装学会春季講演大会講演論文集

      Volume: なし Pages: pp. 168-170

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Room-temperature wafer bonding using Al/Ti/Au layers for integrated reflectors in the ultraviolet spectral region2016

    • Author(s)
      Eiji Higurashi, Yutaka Kunimune, and Tadatomo Suga
    • Journal Title

      The 66th Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2016)

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The Influence of Air Exposure Time on Bonding Strength in Au-Au Surface Activated Wafer Bonding2015

    • Author(s)
      Ken Okumura, Eiji Higurashi, Tadatomo Suga, Kei Hagiwara
    • Journal Title

      2015 International Conference on Electronics Packaging & iMAPS All Asia Conference (ICEP-IAAC 2015)

      Volume: なし Pages: pp. 448-451

    • DOI

      10.1109/ICEP-IAAC.2015.7111055

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Room temperature wafer bonding using an Al/Pt/Au layer for high-power UV LEDs2015

    • Author(s)
      Yutaka Kunimune, Eiji Higurashi, Tadatomo Suga, and Kei Hagiwara
    • Journal Title

      The 6th Japan-China-Korea MEMS/NEMS Conference 2015

      Volume: なし Pages: pp. 97-98

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 高出力半導体素子における高放熱構造を実現するウェハ常温接合技術2015

    • Author(s)
      日暮栄治、須賀唯知
    • Journal Title

      エレクトロニクス実装学会誌

      Volume: 18 Pages: pp. 463-468

    • DOI

      10.5104/jiep.18.463

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 常温接合技術の最新動向と光デバイス応用2015

    • Author(s)
      日暮栄治
    • Journal Title

      電子情報通信学会2015年ソサイエティ大会講演論文集

      Volume: なし Pages: pp. SS-61 - 62

  • [Journal Article] 高出力光デバイス応用をめざしたAr高周波プラズマ活性化処理による金薄膜を介したウェハ常温接合2015

    • Author(s)
      奥村拳、日暮栄治、須賀唯知、萩原啓
    • Journal Title

      2015マイクロエレクトロニクスショー、アカデミックプラザ

      Volume: なし Pages: pp. 1-6

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 高機能光マイクロシステム・センサを実現する低温接合技術の最新動向2015

    • Author(s)
      日暮栄治
    • Journal Title

      第10回電子デバイス実装研究委員会資料

      Volume: なし Pages: pp. 49-56

    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Room-temperature wafer bonding using Al/Ti/Au layers for integrated reflectors in the ultraviolet spectral region2016

    • Author(s)
      Eiji Higurashi, Yutaka Kunimune, and Tadatomo Suga
    • Organizer
      The 66th Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2016)
    • Place of Presentation
      Las Vegas, Nevada USA
    • Year and Date
      2016-05-31 – 2016-06-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 紫外線リフレクタ集積化のためのアルミニウム/チタン/金多層膜を用いた常温ウェハ接合2016

    • Author(s)
      國宗豊、日暮栄治、須賀唯知
    • Organizer
      第30回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス、東京都目黒区
    • Year and Date
      2016-03-22 – 2016-03-24
  • [Presentation] 高出力発光ダイオードの高放熱化のための超平滑な金薄膜を介した常温接合2016

    • Author(s)
      奥村拳、日暮栄治、須賀唯知
    • Organizer
      2016年度精密工学春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京理科大学野田キャンパス、千葉県野田市
    • Year and Date
      2016-03-15 – 2016-03-17
  • [Presentation] Room-temperature wafer bonding for integrated reflectors in UV region in miniaturized biomedical devices, International Conference on Bioelectronics, Biosensors, BioMedical Devices2015

    • Author(s)
      Yutaka Kunimune, Eiji Higurashi, and Tadatomo Suga
    • Organizer
      BioMEMS/NEMS and Applications (Bio4Apps 2015)
    • Place of Presentation
      Kyushu University, Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2015-12-09 – 2015-12-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Low-temperature packaging technologies for optical microsystems2015

    • Author(s)
      Eiji Higurashi
    • Organizer
      17th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC 2015)
    • Place of Presentation
      Marina Mandarin, Singapore
    • Year and Date
      2015-12-02 – 2015-12-04
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Heterogeneous integration based on low-temperature bonding for MEMS and sensors2015

    • Author(s)
      Eiji Higurashi
    • Organizer
      2015 International Symposium on Smart Sensor and its application in kitchen
    • Place of Presentation
      Guangdong, China
    • Year and Date
      2015-11-09 – 2015-11-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Room temperature wafer bonding using an Al/Pt/Au layer for high-power UV LEDs2015

    • Author(s)
      Yutaka Kunimune, Eiji Higurashi, Tadatomo Suga, and Kei Hagiwara
    • Organizer
      The 6th Japan-China-Korea MEMS/NEMS Conference 2015
    • Place of Presentation
      Xi’an, China
    • Year and Date
      2015-09-23 – 2015-09-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 常温接合技術の最新動向と光デバイス応用2015

    • Author(s)
      日暮栄治
    • Organizer
      電子情報通信学会2015年ソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス、宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-09-08 – 2015-09-11
    • Invited
  • [Presentation] 高機能光マイクロシステム・センサを実現する低温接合技術の最新動向2015

    • Author(s)
      日暮栄治
    • Organizer
      第10回電子デバイス実装研究委員会
    • Place of Presentation
      日本橋ライフサイエンスビルディング、東京都中央区
    • Year and Date
      2015-07-14
    • Invited
  • [Presentation] 高出力光デバイス応用をめざしたAr高周波プラズマ活性化処理による金薄膜を介したウェハ常温接合2015

    • Author(s)
      奥村拳、日暮栄治、須賀唯知、萩原啓
    • Organizer
      2015マイクロエレクトロニクスショー、アカデミックプラザ
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト、東京都江東区
    • Year and Date
      2015-06-03 – 2015-06-05
  • [Presentation] The Influence of Air Exposure Time on Bonding Strength in Au-Au Surface Activated Wafer Bonding2015

    • Author(s)
      Ken Okumura, Eiji Higurashi, Tadatomo Suga, Kei Hagiwara
    • Organizer
      2015 International Conference on Electronics Packaging & iMAPS All Asia Conference (ICEP-IAAC 2015)
    • Place of Presentation
      Kyoto Terrsa, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-04-14 – 2015-04-17
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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