【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.01】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT1181
利用課題名 / Title
ナノスパイヤ構造による三次元積層技術
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
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,PVD,スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,ボンディング/ Bonding,電極材料/ Electrode material,パワーエレクトロニクス/ Power electronics,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,センサ/ Sensor,先端半導体（超高集積回路）/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration),チップレット/ Chiplet,ハイブリッドボンディング/ Hybrid Bonding
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)
三田 吉郎
所属名 / Affiliation
東京大学大学院工学系研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
島村龍伍
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
水島彩子,太田悦子
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-800：クリーンドラフト潤沢超純水付
UT-505：レーザー直接描画装置 DWL66+2018
UT-602：気相フッ酸エッチング装置
UT-855：高精細電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年「チップレット技術」とよばれる、機能ブロックを切り出して物理的に再利用・転用可能な形式にした半導体チップ技術が注目されている。筆者らはこの技術動向を先取りし、「バイオチップレット」という新しい概念を提案している[1]。本研究はその流れを組み、チップレットを積層したときに問題となることが予見されている「絶縁膜(これは、意図的に成膜したものと、意図的に成膜していないものとの両方を含む)」を、ナノ構造によって意図的に絶縁破壊して接続を取る仕組みについて考案し、実験実証した[2]。
実験 / Experimental
全ての構造を東京大学ARIM微細加工部門(武田先端知スーパークリーンルーム)で行なった。電気的計測を行なうことのできる「テスト構造」を2枚のチップレットとして実現した。そのうち片方に、ナノ描画(電子線描画装置F7000S-VD02を利用)によって形成したホールに方向性蒸着を施すことによって自己整合的に作製されたナノスピント構造を形成した。もう片方には、ショートバー構造(電気配線)をほどこし、絶縁膜を意図的に製膜した。製膜材料はバイオ分野で多用されるパリレン(R)を製膜した。
ナノスピント構造は図1に示すとおり、250nm弱の直径、高さ280nm程度であり、尖塔は45度より若干するどい構造となった。1μmピッチで配置したが、この配置は電子線描画のデザインによってコントロール可能である。フリップチップボンダーLambda2によってチップを接合し、クリーンルーム中に設置しているセミオートプローバおよび半導体パラメータアナライザーによって特性を測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
計測に成功し、結果はIEEE MEMS2024国際会議に投稿し、発表した。学生(島村龍伍)がIEEE 2024 Outstanding
Poster Presentation
Awardを受賞した。これは、世界トップの論文が集合するMEMS国際会議のポスターセッションカテゴリーにおいて、「世界一」であることを有識者から認められたことを意味している。
具体的には、スピント構造のあるチップレットでは絶縁膜を破壊して電気的導通が得られ、スピント構造の無いチップレットでは絶縁状態であるという測定結果が得られた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 作製したナノスピント構造(論文[2]Figure4)。(a), (b), (c)作製したナノスピント構造のSEM写真。(d)作製したナノスピント構造のコーン高さの分布。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
受賞: IEEE 2024 Outstanding Poster Presentation Award (2件受賞中1番目)。コンタクト先: mita@if.t.u-tokyo.ac.jp
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.
- Ryugo Shimamura, Shun Yasunaga, Kei Misumi, Anne-Claire Eiler, Akio Higo, Gilgueng Hwang, Ayako Mizushima, Dongchen Zhu, Kikuo Komori, Yasuyuki Sakai, Hiroshi Toshiyoshi, Agnès Tixier-Mita, and Yoshio Mita, "A bimodal "sensor chiplet" platform applied for albumin and pH multi-chemical sensing," The 22nd International Conference on Solid-state Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023), 26-29 June, Kyoto, Japan, T4P.100 (2023.6.27)
- Ryugo Shimamura, Kei Misumi, Shun Yasunaga, Akio Higo, Ryosho Nakane, and Yoshio Mita, "Nanospires Insulation Penetraor for Reliable On-touch Electrical Connection," The 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2024), 21-25, January, Austin, Texas, W34-d (2024.01.24)
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