リコンフィギャラブル接合を基盤とした三次元集積化研究

• 研究課題/領域番号: 22360136
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 福島 誉史 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (10374969)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2012年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2010年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: インターコネクト / パッケージのシステム化 / 応用 / 三次元集積回路 / セルフアセンブリ / 耐熱性高分子 / パッケージ / 接合

研究概要

三次元集積回路(3DIC)をウェーハレベル、且つ高歩留りで作製するための鍵となるリコンフィギュラブル接合技術を開発し、良品チップにSi貫通配線(TSV:Through-SiVia)を形成して多段積層する新たな三次元集積化技術を創出した。リコンフィギュラブル接合とは、液体の表面張力を駆動源として多数のチップを一括で支持ウェーハ上に位置合わせすると同時に接合させ、高温・高真空下のTSV形成工程を経た後に、チップを剥離して別のウェーハに転写できるインテリジェントな接合が可能であった。これにより従来の(二次元)ICチップにTSVを容易に形成することが可能となるため、3DICの多品種少量生産を目的としたアジャイル集積の実現可能性が検証できた。

研究成果

• [雑誌論文] MultichipSelf-Assembly Technology for AdvancedDie-to-Wafer 3-D Integration toPrecisely Align Known Good Dies in Batch Processing (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Eiji Iwata, YukiOhara, Mariappan Murugesan, JichoelBea, Kangwook Lee, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY 巻: Vol. 1 ページ: 1873-188
• [雑誌論文] Self-Assembly of Chip-Size Components with Cavity Structures: High-Precision Alignment and Direct Bonding without Thermal Compression for Hetero Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Takayuki Konno, Eiji Iwata, Risato Kobayashi, Toshiya Kojima, Mariappan Murugesan, Ji-ChelBea, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 雑誌名: Micromachins 巻: vol.2 ページ: 49-68
• [雑誌論文] Multichip Self-Assembly Technology for Advanced Die-to-Wafer 3-D Integration to Precisely Align Known Good Dies in Batch Processing (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Eiji Iwata, Yuki Ohara, Mariappan Murugesan, Jichoel Bea, Kangwook Lee, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PAC KAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY 巻: 1 ページ: 1873-1884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembly of Chip-Size Components with Cavity Structures : High-Precision Alignment and Direct Bonding without Thermal Compression for Hetero Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Takayuki Konno, Eiji Iwata, Risato Kobayashi, Toshiya Kojima, Mariappan Murugesan, Ji-Chel Bea, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 雑誌名: Micromachins 巻: 2 ページ: 49-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三次元積層型集積回路のための自己組織化チップ位置合わ せ技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩田永司, 福島誉史 , 大原悠希, 李康旭, 田中徹, 小柳光正
  • 雑誌名: 電子情報通信学会 和文誌C 巻: J93-C ページ: 493-502
• [雑誌論文] Surface-tension-driven chip self-assembly with load-free hydrogen fluoride-assisted direct bonding at room temperature for three-dimensional integratedcircuits (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, E. Iwata, T. Konno, J.-C.Bea, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 雑誌名: APL 巻: vol.96 ページ: 154105-154105
• [雑誌論文] Surface-tension-driven chip self-assembly with load-free hydrogen fluoride-assisted direct bonding at room temperature for three-dimensional integrated circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, E.Iwata, T.Konno, J.-C.Bea, K.-W.Lee, T.Tanaka, M.Koyanagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三次元積層型集積回路のための自己組織化チップ位置合わせ技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩田永司、福島誉史、大原悠希、李康旭、田中徹、小柳光正
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌C 巻: J93-C ページ: 493-502
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3次元積層型集積回路に向けた自己組織化チップ実装技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史、李康旭、田中徹、小柳光正
  • 雑誌名: 電子材料 巻: 49 ページ: 17-24
• [学会発表] 機能性液体を用いた自己組織化チップ実装技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤有香,福島誉史,李康旭,長木浩司,田中徹,小柳光正
  • 学会等名: 第27回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-03-14
• [学会発表] Development of 3D Integration Technologies and Recent Challenges (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: ADMETA Plus 2012 Advanced MetallizationConference 2012
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] Optoelectronic Heterogeneous Integration Technology, Using Reductant-Assisited Self-Assemblywith Cu/Sn Microbump (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuka Ito, Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Koji Choki, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: 2012International Conference on Solid StateDevices and Materials (SSDM 2012)
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] 先端三次元積層型 LSI の技 術動向と展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史
  • 学会等名: SEMI Forum Japan 2012
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-06-13
• [学会発表] Self-Assembly-Based 3D IntegrationTechnologies (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, J. Bea, M. Murugesan, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 学会等名: 2012 3rd IEEE International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Wafer-Level 3D Integration TechnologyUsing Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: MSPNEX (International Micro System Packaging Forum)2012
  • 発表場所: 韓国
  • 年月日: 2012-04-12
• [学会発表] Temporary Bonding Strength Control forSelf-Assembly-Based 3D Integration (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Yuki Ohara, Jicheol Bea, Mariappan Murugesan, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: IEEE International 3D System Integration Conference (3DIC) 2011
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-02-01
• [学会発表] Temporary Bonding Strength Control for Self-Assembly-Based 3D Integration (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Yuki Ohara, Jicheol Bea, Mariappan Murugesan, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: IEEE International 3D System Integration Conference (3DIC) 2011
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター(大阪)
  • 年月日: 2012-02-01
• [学会発表] Wafer-Level 3D Integration Technology Using Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: MSPNEX (International Micro System Packaging Forum)2012
  • 発表場所: 韓国ソウル
  • 招待講演
• [学会発表] Self-Assembly-Based 3D Integration Technologies (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, J. Bea, M. Murugesan, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 学会等名: 2012 3rd IEEE International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 先端三次元積層型LSIの技術動向と展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史
  • 学会等名: SEMI Forum Japan 2012
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Optoelectronic Heterogeneous Integration Technology, Using Reductant-Assisited Self-Assembly with Cu/Sn Microbump (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuka Ito, Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Koji Choki, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2012)
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Development of 3D Integration Technologies and Recent Challenges (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 学会等名: ADMETA Plus 2012 Advanced Metallization Conference 2012
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 3D Chip Stacking Technologies and Hetero System Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史
  • 学会等名: SEMI テクノロジーシンポジ ウム(STS)2011
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] 3D Chip Stacking Technologies and Hetero System Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史
  • 学会等名: SEMIテクノロジーシンポジウム(STS)2011
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] Development of Wafer-Level3D System Integration Technologies (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, K.-W. Lee, T. Tanaka, andM. Koyanagi
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies-International Conference in Asia (IUMRS-ICA)
  • 発表場所: 台湾
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Development of Wafer-Level 3D System Integration Technologies (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, K.-W.Lee, T.Tanaka, M.Koyanagi
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies-International Conference in Asia (IUMRS-ICA)
  • 発表場所: Taipei (Taiwan)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Self-Assembly Technologies with High-Precision Chip Alignment and Fine-Pitch Microbump Bonding for Advanced Die-to-Wafer 3D Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, Y. Ohara, M. Murugesan, J.-C. Bea, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 学会等名: Electronic Components and Technology Conference(ECTC)
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] Self-Assembly Technologies with High-Precision Chip Alignment and Fine-Pitch Microbump Bonding for Advanced Die-to-Wafer 3D Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, Y.Ohara, M.Murugesan, J.-C.Bea, K.-W.Lee, T.Tanaka, M.Koyanagi
  • 学会等名: Electronic Components and Technology Conference (ECTC)
  • 発表場所: Florida (USA)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 3D and Hetero Integration Based on Chip-to-Wafer Bonding Using Self-Assembly Technologies (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 学会等名: Workshop ICRA (IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation)
  • 発表場所: 中国
  • 年月日: 2011-05-09
• [学会発表] 3D and Hetero Integration Based on Chip-to-Wafer Bonding Using Self-Assembly Technologies (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, K.-W.Lee, T.Tanaka, M.Koyanagi
  • 学会等名: Workshop ICRA (IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation)
  • 発表場所: Shanghai (China)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-09
• [学会発表] 三次元集積のための高精度チップ位置合わせと常温直接接合技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩田永司,福島誉史,李康旭,田中徹,小柳光正
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 狭ピッチ金属マイクロバンプを有するチップの自己組織化実装技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史,岩田永司,李康旭,田中徹,小柳光正
  • 学会等名: 第25回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] 狭ピッチ金属マイクロバンプを有するチップの自己組織化実装技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史, 岩田永司, 李康旭, 田中徹, 小柳光正
  • 学会等名: 第25回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Evaluation of Alignment Accuracy on Chip-to-Wafer Self-Assembly and Mechanism on the Direct Chip Bonding at Room Temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, E. Iwata, J. Bea, M. Murugesan, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M.Koyanagi
  • 学会等名: IEEE International3D System Integration Conference (3DIC)
  • 発表場所: ドイツ
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Evaluation of Alignment Accuracy on Chip-to-Wafer Self-Assembly and Mechanism on the Direct Chip Bonding at Room Temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, E.Iwata, J.Bea, M.Murugesan, K.-W.Lee, T.Tanaka, M.Koyanagi
  • 学会等名: IEEE International 3D System Integration Conference (3DIC)
  • 発表場所: ドイツ(ミュンヘン)
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 機能性高分子を用いた次世代集積回路の作製技術と人工網膜への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史,小柳光正
  • 学会等名: 第55回高分子夏季大学
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] 東北大学における三次元積層技術とヘテロインテグレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 李康旭,福島誉史,田中徹,小柳光正
  • 学会等名: JPCA Show 2010アカデミックプラザ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-06-04
• [学会発表] Self-Assembly Technology for ReconfiguredWafer-to-Wafer 3D Integration (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, E. Iwata, K.-W. Lee, T. Tanaka, and M. Koyanagi
  • 学会等名: 60th Electronic Components and TechnologyConference (ECTC)
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2010-06-03
• [学会発表] Self-Assembly Technology for Reconfigured Wafer-to-Wafer 3D Integration (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Fukushima, E.Iwata, K.-W.Lee, T.Tanaka, M.Koyanagi
  • 学会等名: 60^<th> Electronic Components and Technology Conference (ECTC)
  • 発表場所: 米国(ラスベガス)
  • 年月日: 2010-06-03
• [図書] 3次元積層型集積回路に向けた自己組織化チップ実装技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島誉史、李康旭、田中徹、小柳光正
  • 出版者: 電子材料
• [備考] 2012年3月第25回エレクトロニクス実装学術講演大会研究奨励賞受賞講演題目:「狭ピッチ金属マイクロバンプを有するチップの自己組織化実装技術」受賞
• [産業財産権] チップ支持基板、それを用いた三次元集積回路及びそれらの製造方法並びにアセンブリ装置 (2012)
  • 発明者名: 小柳光正、福島誉史、田中徹
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-209003
  • 出願年月日: 2012-09-23
• [産業財産権] 素子の実装方法および光モジュール (2012)
  • 発明者名: 小柳光正、田中徹、福島誉史、伊藤有香
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友ベークライト株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-202275
  • 出願年月日: 2012-09-14