【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM5350

利用課題名 / Title

低温大気圧接合と固相分離性を両立する極薄架橋層の開発

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

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）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

易循環型材料設計技術/ Recycling-friendly material design technology

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)

重藤 暁津

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

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）,技術代行/Technology Substitution

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

NM-517：FIB/SEM精密微細加工装置（Helios 650）
NM-503：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F1）
NM-651：走査型プローブ顕微鏡 [L-trace]
NM-656：ダイシングソー [DAD3220]
NM-504：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F2）

報告書データ / Report

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

異種信号基板を高密度混載し，材料寿命に応じたリプレース性を低コストで実現するためには，異種材料を低温大気圧で直接接合し，かつ界面に急峻な応力が生じるナノ構造を形成させる表面改質手法が必要である．本研究では，一部の配線金属化合物のナノ結晶が低温で膨張する性質を活用し，厚さ数nmの母材金属の錯塩化合物架橋と，その中にナノ結晶を自発的に生成させる真空紫外光照射補助手法を開発している．錯塩化合物架橋を形成するための溶剤蒸気を含有した窒素雰囲気中で紫外光を照射する方法を発明し，架橋層の成長挙動ならびに界面の微細構造変化を明らかにし，最適形成条件を明らかにした．得られた有機-無機ハイブリッド基板接合体は，高い耐水信頼性と，固相分離可能性を示した．

実験 / Experimental

異なる蒸気露出量で表面改質したCu合金配線材や絶縁体基板についてハイブリッド接合体を形成し，界面の微細構造の挙動を観察するために，1) 金属や絶縁体薄膜を形成したウエハをダイシングソーでチップ化し，2) 走査型プローブ顕微鏡で表面平坦度を確認し，3) 接合体に対してFIBで接合界面付近の薄片化試料を形成し，4) 透過電子顕微鏡で界面および架橋層内部の微細構造観察を実施した．

結果と考察 / Results and Discussion

異なる生成厚の架橋層を表面に有する各種基板材料について，1) 架橋層末端の親水基どうしの常温接触時の脱水縮合による強固な接合と，2) 耐水信頼性を担持する化学構造を有する無機材料の錯塩架橋の形成，ならびに3) nmオーダーで欠陥のほぼ無い接合界面の確認と，4) 冷却による架橋層の膨張による固相分離可能性を実証した．FIBによる観察試料加工では，ピックアップ後の再薄片化処理を行うことで，数十um角程度の広い観察領域を確保した．TEM観察では，一部の配線金属について，企図した通りに架橋層内部に母材化合物ナノ結晶が形成され，冷却によりそれらが膨張し，膨張凝集した結晶と，アモルファス状の架橋層物質の間でクラックが進展する様子が確認された．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　（上） 異種材料低温大気圧接合のための真空紫外光補助表面改質手法の概略，（下） 透過電子顕微鏡観察で得られたCuおよびCu合金のナノメートルレベル厚架橋層を介した150℃・大気圧での接合界面．

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：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：1件