| 研究課題/領域番号 |
21226009
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小柳 光正 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60205531)
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| 研究分担者 |
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)
田中 徹 東北大学, 大学院医工学研究科, 教授 (40417382)
羽根 一博 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (50164893)
清山 浩司 長崎総合科学大学, 工学部, 講師 (60412722)
三浦 英生 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (90361112)
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| 研究期間 (年度) |
2009-05-11 – 2014-03-31
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| キーワード | セルフアセンブリー / 三次元集積化 / 光電子集積化 / スーパーチップ / シリコン貫通配線 |
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| 研究概要 |
高性能で、低電力、高機能の光電子集積システム・オン・チップの実現を目指して、前年度に引き続きグラフォアセンブリー技術、シリコン貫通配線、シリコン貫通光インターコネクション、シリコンフォト二クス・デバイスなどの要素技術について研究するとともに、それらの技術を評価するためのテストチップの設計、試作に取り組んだ。グラフォアセンブリー技術に関しては、チップ表面に上下のチップを噛み合わせるための凹凸パターンを形成する方法に関して、凹凸パターンの大きさとピッチ及び高さ、液体の量をいろいろ変化させて位置合わせ精度がどの程度改善するかについて検討した。その結果、位置合わせ精度が1μmを切るまでに改善された。チップ貫通光インターコネクションに関しては、ミラー構造を有するグレーティングカップラを実際に試作し、光TSV (TSPV: Through-Si Photonic Via)を伝搬してきた垂直方向の光信号を、光TSV上に形成したグレーティングカップラにより、チップ表面に形成した水平方向のSi光導波路へと結合させることに成功した。また、光検出器としてGeホトダイオードを試作し、Ge基板を30μmまで薄くした後、チップボンディングにより、積層したシリコンチップ上に搭載し、近赤外光を検出できることを確認した。また、三層積層光電子集積システム・オン・チップに搭載するプロセッサTEGチップ、制御回路チップ、メモリTEGチップを設計した。これらのTEGチップを三次元積層化するために、Back-Via方式のシリコン貫通配線(電気TSV)とマイクロバンプを形成する技術を確立した。Back-Via方式のTSV形成と合わせて、シリコン貫通光インターコネクション(光TSV)もBack-Via方式で作製する方法についても検討し、基本プロセス条件を決定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
前年度は、使用していたクリーンルームが東日本大震災により大きなダメージを受けたため、計画が当初の計画よりかなり遅れることとなったが、今年度は、クリーンルーム内の装置もかなり復旧したため、ミラー構造を有するグレーティングカップラや光TSV (TSPV: Through-Si Photonic Via)を搭載した積層テストチップの試作に成功するなど、かなり遅れを取り戻すことができた。しかし、シリコンチップ上へのGeの選択エビ成長に用いていたUHV-CVD装置が未だに修復の目途が立っていないことから、当初計画していた、シリコンチップ上へのGeの選択エビによって、Geホトダイオードを作製することは断念せざるを得なかった。そこで、計画変更して、Geウェハ上に作製したGeホトダイオードを個片化し薄くした後、チップボンディングによりシリコンチップに張り合わせる方法を検討することとした。Si光導波路と結合させる部分にまだ一工夫いるももの、何とか動作させることのできる見通しが得られるところまで来ている。以上のように、今年度は、昨年度の研究の遅れを取り戻して、概ね予定していた状態に近い達成度にまで到達できたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
H25年度は最終年度であるので、グラフォアセンブリー技術、シリコン貫通配線、シリコン貫通光インターコネクション、シリコンフォト二クス・デバイスなどの要素技術を完成させ、それらの技術を用いて、全員が協力して、三層積層光電子集積テストチップをチップ間光インターコネクションで接続した光電子集積システムテストモジュールを試作する。3回のシステムテストモジュール試作を通して良好に動作するモジュールを完成させ、基本性能の評価を行って成果をまとめる。
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