【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UT0433

利用課題名 / Title

ダイレクト接合3D積層技術開発

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

3DIC, 3D集積デバイス,電子顕微鏡/Electron microscopy,ナノエレクトロニクスデバイス/ Nanoelectronics device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

二宮　 健生

所属名 / Affiliation

先端システム技術研究組合

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-101：低損傷走査型分析電子顕微鏡
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

半導体デバイスのさらなる高集積化、低消費電力化、高速化に向け、チップ同士を縦方向に積層した3D集積デバイスの進展が止まらない。例えば、High Bandwidth Memoryでは、現行ではTSV+マイクロバンプ技術によりDRAMが積層されているが、Siウェハやチップを直接貼り付けて接続するハイブリッドボンディング技術を用いたものに進化していくと期待される。このようなトレンドの中で、ボンディングの低温化を図りつつ、高品質接合を実現することが望まれている。
本課題におけるARIM利用の目的は、接合されたウェハの断面解析手法を確立し、超音波顕微鏡像や貼合強度などの他分析結果と対応させることで、より優れたボンディング条件に向けてフィードバックしていくことである。

実験 / Experimental

SiO2膜を1μm製膜した300mm Si基板を2枚用意し、SiO2同士が向き合うようにして2枚のウェハを接合させ、これを断面観察用のサンプルとして用いた。
今年度はスタートが2023年1月と遅かったため、断面SEM像を得るためにサンプルを加工にチャレンジしたのみであった。

結果と考察 / Results and Discussion

まずは断面SEM観察用のサンプル作成を試みた。当初は1cm角程度に手割りでサンプルを切り出した後、樹脂で固定して研磨することで断面出しをする予定であったが、樹脂で固めた時点で応力のため接合界面が剥がれてしまうことが予測された。
このため、研磨による観察断面出しを断念し、手割りした段階で断面観察を行うこととした。
しかしながら、2枚のSiウェハの接合界面をそろえて断面出しをすることはできず、段差ができてしまったために所望の断面像を得ることはできなかった。
また、接合界面のSiO2膜がチャージアップしたためクリアなSEM像を得ることができないど、貼り合せたSiウェハのSEM解析における課題が明らかとなった。
このように所望の断面解析を行うことはできなかったが、次年度における取組として、貼り合されたSiウェハの片側を研磨により薄くし、薄くしたSi側からFIB加工することで断面出しを行うことを考案した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件