Ｖａｐｏｒ‐Ａｓｓｉｓｔｅｄ低温大気圧接合による有機・半導体薄型基板の一括混載

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23686057
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 重藤 暁津 独立行政法人物質・材料研究機構, 環境・エネルギー材料部門 ハイブリッド材料ユニット, 主任研究員 (70469758)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 接合 / 実装 / 低温 / 大気圧 / 異種材料 / ハイブリッド

研究概要

生体親和性材料担持基板と従来の電子回路基板材料を，材料表面に水分子が吸着することで生成する架橋性皮膜を介して150℃以下，大気圧雰囲気で一括接合する手法を開発した．従来は高真空中のAr高速原子ビーム衝撃などを用いて清浄表面を創製していたのに対し，初期表面改質を高純度窒素雰囲気中の真空紫外光照射を適用することで，全ての接合プロセスを大気圧化することに成功した．透明樹脂基板の接合界面では，高い光透過性が示されたほか，透明炭素材料極薄膜を架橋材料に適用し，強固な結合を得た．

研究成果

• [雑誌論文] Graphene–Graphene Monolayer Direct Bonding at Room Temperature Using Vacuum Ultraviolet/Vapor-Assisted Method (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Mano, J. Mizuno, S. Shoji, and A
  • 雑誌名: Appl. Phy. Lett 巻: (appear)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Au-Adhesive Bonding by Using Planar Adhesive Structure for 3D LSI (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nimura, J. Mizuno, A. Shigetou. (other authors)
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology 巻: vol. 4 ページ: 762 - 768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Hybrid Au-Underfill resin Bonding Method with Lock-and-key Structure for 3D Integration (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nimura, J. Mizuno, A. Shigetou, (other authors)
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology 巻: vol. 3, No. 4 ページ: 558–565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuum Ultraviolet Irradiation Treatment for Reducing Gold - Gold Bonding Temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Okada, S. Shoji, M. Nimura1, A. Shigetou, K. Sakuma and J. Mizuno
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: Vol. 54, No. 11 ページ: 2139–2143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vapor-Assisted Surface Activation Method for Homo- and Heterogeneous Bonding of Cu, SiO2, and Polyimide at 150 C and Atmospheric Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou and T. Suga
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: Vol. 41, No. 8 ページ: 2274-2280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eco-Friendly Bonding Technologies for Hybrid Integration (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou, J. Mizuno, and K. Yasuda
  • 雑誌名: Surface Mount Technology(韓国尖端社)(Ohm社共同出版) 巻: No. 8 ページ: 60-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環境調和型実装技術:省エネルギ,新材料,新しい技術第二部低環境負荷な接合手法による異種材料のハイブリッド化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津,水野潤,安田清和
  • 雑誌名: エレクトロニクス実装学会誌 巻: vol. 15, No. 1 ページ: 29–33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoadhesion Layer for Enhanced Si-Si and Si-SiN Wafer Bonding (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kondou, C. Wang, A. Shigetou, and T. Suga
  • 雑誌名: Journal of Microelectronics Reliability 巻: vol. 52, No. 2 ページ: 342 -346
  • 査読あり
• [学会発表] 真空紫外光照射を用いた有機/無機基板材料の大気圧低温混載接合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: 社)エレクトロニクス実装学会2013ワークショップ
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2013-10-18
• [学会発表] 有機・無機材料ハイブリッド化のための大気圧低温接合手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: 日立研究所有機材料研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] 低温大気圧で実行可能な有機・無機混載材料創製のためのハイブリッド接合技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: 科学研究費補助金新学術領域生物規範高額合同研究会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2013-07-02
• [学会発表] 大気圧低温接合技術による異種材料ハイブリッド化の展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: (独)日本学術振興会システムデザイン・インテグレーション第177委員会第28回研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-18
• [学会発表] Bonding method in low temperature, atmospheric pressure, and low toxicity conditions for hybrid materials (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: IZM Workshop on Nanotechnology and Environmental Engineering
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] VUV-assisted hybrid bonding of organic/inorganic substrate at atmospheric pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: IEEE CPMT International Conference on Electronics Packaging (ICEP)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-04-13
• [学会発表] 大気圧低温で実行可能な異種材料混載接合手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: (社)エレクトロニクス実装学会第4回公開研究会部品内蔵基板の最新技術
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-02-14
• [学会発表] Hybrid Bonding in Ambient Air–A Feasible Tool for Mixed Integrations (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: IEEE/CPMT Society Evening Meeting, IEEE CPMT Japan Chapter
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] UV/Vapor-Assisted表面改質による透明有機/無機基板の低温大気圧接合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: 第196回有機エレクトロニクス材料研究会,社団法人有機エレクトロニクス材料研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] Low Temperature Hybrid Bonding of Organic/Inorganic Substrates at Atmospheric Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: Proceedings of IMAPS 45^<th> International Symposium on Microelectronics
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] Vapor-Assisted Hybrid Bonding of Inorganic/Organic Substrates for 3D Hetero-Integration (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou and T. Suga
  • 学会等名: Proceedings of IEEE/CPMT 3^<rd> International Workshop on LTB-3D
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Low Temperatures Hybrid Bonding in Ambient Air for Homo/Heterogeneous 3D Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: 1st LRSM–NIMS Materials Workshop
  • 発表場所: Ibaraki, Japan
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Low Temperatures Hybrid Bonding in Ambient Air for Homo/Heterogeneous 3D Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: 1st Fraunhofer IZM & NIMS workshop
  • 発表場所: Ibaraki, Japan
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] 大気圧低温接合技術の系譜,原理,技術動向 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: 東京エレクトロン九州合同研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] 有機・無機基板混載のための接合技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 学会等名: 社団法人有機エレクトロニクス研究会,190回研究会3次元実装技術の最新情報～トレンド・最新技術・応用
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] Low-Temperature Homo/Hetero - geneous Bonding in Ambient Air for Future 3D-TSV (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: SEMATECH Symposium Japan and ISMI Regional Meeting Series
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Vapor-Assisted Surface Activation Bonding for Low-Temperature Hetero Integration in Ambient Air (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetou
  • 学会等名: CRC Press 2011 CMOS Emerging Technology Meeting
  • 発表場所: British Colombia, CA
  • 年月日: 2011-06-17
• [図書] ハイブリッド材料創製のツールとしての接合技術,"PEN NEWS LETTER 9月号web版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津
  • 総ページ数: 2185–3231
• [図書] 3次元SiPのためのバンプレスインタコネクト,"16章, 3次元システムインパッケージと材料技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重藤暁津, 26名
  • 総ページ数: 179-190
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Surface Modification Bonding at Low Temperature for Three-Dimensional Hetero-Integration,"3D Integration for VLSI Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Shigetoul. (other 13 authors, no order)
  • 総ページ数: 231–263
  • 出版者: Pan Stanford Publishing
• [備考] ICEP 2013 IEEE CPMT Japan Chapter Young Award, for"VUV/O2 treatment for reduction of Au-Au bonding temperature, Toyama, Japan 2014/04
• [備考] Best Poster Conference Paper, IEEE/IOP, for"UV/Vapor-Assisted Hybrid Bonding as a Took for Future Nanopackaing, Birmingham, UK 2012/08
• [備考] Best Presentation Award, IEEE CPMT Japan Society, for"Hybrid Solder-Adhesive Bonding Using Simple Resin Planarization Technique for 3D LSI," Planarization Technique for 3D LSI,, Tokyo, Japan, 2012/05
• [備考] 異なる材質水で接着, 日刊工業新聞, 012/10/25
• [備考] 低温.大気圧下の異種材料接合技術に熱い注目,課題は信頼性評価手法の確立, 日経BP電子版IEEE CPMT ICEP速報記事,2013/04/12
• [産業財産権] 金属材の拡散接合方法および金属材の拡散接合装置 発明者:重藤暁津,岡田愛姫子,水野潤,庄子習一 権利者 (2013)
  • 権利者名: 独立行政法人物質材料研究機構,早稲 田大学
  • 産業財産権種類: 特許権
  • 産業財産権番号: 2013-064468
  • 出願年月日: 2013-03-26
  • 外国
• [産業財産権] 接合装置と接合方法 (2013)
  • 発明者名: 重藤暁津,水野潤,庄子習一
  • 権利者名: 独立行政法人物質材料研究機構,早稲田大学
  • 産業財産権種類: 特許権
  • 産業財産権番号: 2013-184450
  • 出願年月日: 2013-09-05
  • 外国