【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT0072

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,ナノエレクトロニクスデバイス/ Nanoelectronics device,電子顕微鏡/ Electronic microscope

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

長千恵,杉山翔

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

福川昌宏 ,森田真理,近藤尭之

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-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
UT-152：CADデータ連動3次元機能融合デバイス評価用前処理システム

報告書データ / Report

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

半導体の微細化が限界に近づくに伴い、イメージセンサやメモリでは既に実用化された3次元積層技術が、ロジック分野にも展開されつつある。本研究では熱耐性の低い先端CMOS積層への応用を見据え、Cu-Cu低温ハイブリッドダイレクト接合による3D集積実現を一つのターゲットとしている。接合条件毎のボンディング界面の出来栄え観察を、集束イオンビーム(Focused Ion Beam: FIB)による加工後に走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope: SEM)を用いて行った。

実験 / Experimental

ハイブリッドボンディング接合された300mmのSiウェハの片側を、バックグラインドにより劈開可能な厚さにまで研磨し、2cm×5mm程度に手割りにて切り出した。Cuなど延性の高い材料は手割り時に変形することが多いため、FIBにより観察箇所を5µmほど奥に削ることで仕上げを行った。このようにして作成した観察サンプルを、加速電圧15kVの条件でSEMにより観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

上述の方法によりシリコン酸化膜同士が貼合わされていることが確認でき、さらには処理条件によるCuパッド部の形状の違いについても観察することに成功した。ただし、サンプル加工方法が最適とはいえず、別途良い方法を考えていくことが望ましい。図1はFIBによりテストウェハを加工する途中の様子をモニターに写したものである。FIBにより界面まで上部から加工を進めていったが、仕上げのファイン加工ではイオンビームが届かず、照射パワーの強いラフ加工までしかできなかった。このためボンディング界面に加工痕が残っており、十分きれいな観察面が出せたとは言えなかった。今回は劈開するためSiバックグラインドを行ったが、それだけでは十分ではなく、さらに片側のSiを薄くするべきである。次年度はさらにサンプル作成方法を工夫したい。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. FIB加工途中の様子をPCモニター上に写したもの。なお、サンプルは実際のハイブリッドボンディング品ではなく、加工テスト用のSiウェハである。

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