【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.02】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KU1025
利用課題名 / Title
異種材料の低温接合技術の研究
利用した実施機関 / Support Institute
九州大学 / Kyushu Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,電子分光,高周波デバイス/ High frequency device,光導波路/ Optical waveguide,MEMSデバイス/ MEMS device,IoTセンサ/ IoT sensor,原子層薄膜/ Atomic layer thin film
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)
村上 誠悟
所属名 / Affiliation
九州大学システム情報科学府電気電子工学専攻多喜川研究室
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
渡辺要,Zhang Gufei
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）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KU-501：電子状態測定システム
KU-505：紫外可視近赤外分光測定装置装置群
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
1.ニオブ酸リチウムとシリコンの直接接合は高集積・高機能な次世代デバイスの実現に重要である。当研究室の先行研究により活性Si原子中間層を用いた室温接合法の適用によってニオブ酸リチウムとシリコンの強固な接合が得られることが報告されている。しかしながら、接合界面近傍の詳細な解析はされていない。我々は電子状態測定システム（X-ray photoelectron spectrometer）を用いて接合の剥離面の表面分析を行うことで接合の剝離位置の特定を行った。2.現在、光導波路はチタン拡散型LiNbO3導波路が主流であるが、この光導波路は光の閉じ込めが弱いという欠点がある。この欠点を解決するためにニオブ酸リチウムとガラスなどの接合を用いた LiNbO3 on insulator 光導波路 が提案されている。しかしながら、ニオブ酸リチウムとガラスは熱膨張係数が大きく異なるため、熱をかける接合法の適用が困難であった。そこで、我々は活性Si原子中間層を用いた室温接合法の適用することによってニオブ酸リチウムとガラスの接合に成功している。この活性Si原子中間層が光学特性に与える影響について分析するために我々は紫外可視近赤外分光測定装置装置群(UV-Vis-NIR spectrometer)を用いて接合体の透過率・反射率測定を行った。
実験 / Experimental
1.ニオブ酸リチウムとシリコンの接合の剝離位置の特定のために接合体の剥離面に対して電子状態測定システム（X-ray photoelectron spectrometer）を用いたXPS分析を行った。2.活性Si原子中間層が光学特性に与える影響について分析するために紫外可視近赤外分光測定装置装置群(UV-Vis-NIR spectrometer)を用いてニオブ酸リチウムとガラスの接合体の透過率・反射率測定を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
1.XPS分析の結果から、ニオブ酸リチウム側剥離面にはSiが多く存在していることが確認されたが、一方でSi側剥離面にはNbやLiは確認されなかった。これらの結果から接合体はもともとの接合面で剝離されていることが確認された。これより活性Si原子中間層を用いた室温接合法によるニオブ酸リチウムとシリコンの接合では狙い通りシリコン同士の接合に置き換えられていることが確認された。2.透過率・反射率測定結果から活性Si原子中間層を用いた室温接合法によるニオブ酸リチウムとガラスの接合では短波長領域において透過率の低下が確認された。これは活性Si原子中間層による短波長の光の吸収が要因であると考えられる。しかしながら、通信波長帯における光の吸収は確認されていないため、光デバイス応用に向けた活性Si原子中間層を用いた室温接合法の有効性が確認された。
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.
- seigo murakami, "Fabrication of LiNbO3/Si bond interface using room temperature direct bonding", 35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2022), 2022/11/11
- Zhang Gufe, "Modified surface activated bonding of InP and SiO2 at room temperature ", 35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2022), 2022/11/10
- 渡辺要，”リン化インジウム/シリコンカーバイド常温接合界面の評価”，第37回エレクトロニクス実装学会春季講演大会，2023/03/14
- 村上誠悟，”室温接合法により形成されたLiNbO3/Si接合界面の原子スケール解析”，第37回エレクトロニクス実装学会春季講演大会，2023/03/14
- Zhang Gufe，”表面活性化室温接合法によるInP on Insulatorウエハの作製”，第37回エレクトロニクス実装学会春季講演大会，2023/03/14
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