原子拡散接合法（新しい室温接合技術）の研究

図１　超高真空中の原子拡散接合法

図２　大気中の原子拡散接合法

　原子拡散接合法は、半導体やセラミクスの同種・異種のウエハ等を室温で接合する技術であり、我々が提案した新しい技術です。この方法では、接合する二つのウエハ等の表面に、サブナノメータ～数十ナノメータの薄い金属薄膜を形成し、その薄膜を相互に接触させることで接合します。金属薄膜の表面エネルギーと、接触表面・粒界における原子再配列現象（原子拡散）を利用することで、任意の材質のウエハ等を室温で接合できます。接合技術としての基礎研究と、新しい電子デバイス・光学デバイス・パワーデバイス等を形成する応用研究を展開しています。
　　原子拡散接合法には、薄膜形成と接合を同一の超高真空中で行う接合プロセス（超高真空中接合）と、薄膜を形成した後に大気中に取り出してから接合する大気中接合があります。超高真空中接合では、Wを含む任意の金属薄膜を用いた接合が可能です。また、0.2 nm 程度の非常に薄い薄膜を用いた接合も可能であり、接合界面における優れた光の透過性や低い導電性等を得ることができることから、スマートフォン向けの新しい電子デバイスの量産技術としても採用されています。最近は、新構造の深紫外高輝度LED の研究や、エピタキシャル成長が難しい異種半導体の積層構造を接合により形成する等、接合界面における新機能の導出とその応用に関する研究に力を入れています。一方、大気中接合は、接合に使用できる薄膜がAu 等に限定されますが、精密アライメント等の接合プロセスが大気中で行えるため利便性が高いことから、温度補償機能のついた新しい光通信用エタロンフィルターを始めとする様々なデバイス形成に利用され始めています。近年は、ウエハだけでなく、セラミクスや金属のバルク材やポリマー等の異種材料を室温で接合し、新しい機能を持たせる研究も行っています。

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