Room temperature bonding of metal oxide films by surface activated bonding method

表面活化键合法室温键合金属氧化膜

基本信息

批准号：
20K14629
负责人：
内海淳
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture (2021-2022)Kanagawa University of Human Services (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

熱処理不要な優位性を持つ表面活性化法による常温接合技術は、多くの材料に適用可能だが酸化物系材料は難しい。しかしながら、サファイア同士では強固な接合が確認できており、その接合機構を解明することでさらなる適用材料の拡大が期待でき、今後ニーズ増大が予想される異種材料間接合への展開に向けた基盤技術整備につながる。初年度ではX線光電子分光法（XPS）によりサファイアウェハ表面における活性化処理後表面の化学結合状態及び組成分析を行い、活性化のための照射ビーム条件との関連性把握を中心に検討した。状態分析からビーム照射により表面の結晶性にダメージ発生が確認され、定量分析から照射後の表面はAl-richであり、シミュレーション結果と定性的な一致が得られた。これらの成果は、Scripta Materialia, Vol. 191 (2021)として発表した。2年度目では、電子エネルギー損失分光法（EELS）を用いて常温接合によるサファイア間接合界面におけるAlの電子構造解析を中心に検討した。透過電子顕微鏡（TEM）により接合界面には厚さ1nm程度の中間層の存在が確認され、その中間層内のAlのEELSスペクトルはサファイア内のそれとほぼ同様であり、中間層における結晶性は維持されていると考えられる。しかしながら、XPSによる分析結果と同様に中間層におけるAlのEELSスペクトルにおいてもブロード化が確認され、結晶性へのダメージも同時に発生していることを明らかにした。本年度に関しては、2か月の実施期間の中で、前年度のEELS測定データの詳細な解析を試み、前記中間層におけるAlの配位構造がサファイアにおけるAlのそれとは異なる構造を形成している可能性を示し、前年度得られた結果と合わせ、論文投稿に向けたデータ整理を行った。以上、本研究により、酸化物系材料の接合技術を確立する上で有用な知見整備ができたと考えられる。今後、本研究で得られた結果を論文等で成果発表する予定である。

使用表面激活方法的室温键合技术，其优势不需要热处理，可以应用于许多材料，但基于氧化物的材料很困难。但是，蓝宝石之间已经确认了牢固的粘结，并且通过澄清粘结机制，可以预期可以进一步扩展所使用的材料，从而发展基本技术以发展不同材料之间的粘结，这预计将来会增加。在第一年，使用X射线光电光谱法（XPS）分析了激活处理后的化学键合状态和表面的组成，研究的重点是了解与辐照光束条件的关系。从条件分析中，损坏是由梁照射引起的表面结晶度，并且从定量分析中，辐射后的表面富含Al，从而与模拟结果产生定性一致。这些结果作为Scripta Materialia，第1卷。 191（2021）。在2017财年，我们专注于使用电子能量损失光谱（EELS）在室温键合的蓝宝石互连界面上AL的电子结构的分析。透射电子显微镜（TEM）证实，厚度约为1 nm的中间层在接线界面上存在约1 nm，并且中间层中Al的鳗鱼光谱与蓝宝石中的鳗鱼光谱几乎相同，并且认为中间层中的结晶度已维持。然而，与使用XPS的分析结果相似，在中间层的Al的鳗鱼光谱中也证实了扩展，这表明还同时发生了对结晶度的损害。关于今年，在为期两个月的实施期间，我们试图分析上一年的鳗鱼测量数据，表明中间层中AL的协调结构可能形成与蓝宝石中AL的结构不同的结构，并且我们组织了与上一年获得的论文结果的数据，以提交文件的数据。这项研究被认为在建立基于氧化物材料的键合技术方面提供了有用的知识。将来，从这项研究中获得的结果将在论文和其他论文中提出。