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INOUE Fumihiro

Research Center for Integrated Quantum ElectronicsSpecially Appointed Professor

Researcher basic information

■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
Researcher number
  • 00908303
ORCID IDJ-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • Hybrid Bonding
  • Wafer Bonding
  • Chemical Mechanical Polishing
  • Chiplet
  • 3D Integration
Research Field
  • Nanotechnology/Materials, Composite materials and interfaces
  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering), Electron device and electronic equipment
  • Nanotechnology/Materials, Nano/micro-systems

Career

■ Career
Career
  • Mar. 2011 - Mar. 2021
    imec
  • Mar. 2013 - Oct. 2014
    Tohoku University
Educational Background
  • Kansai University, 理工学研究科, 総合理工学専攻
Committee Memberships
  • Jun. 2025
    ECTC Program Committee: Materials & Processing
  • Oct. 2021
    ADMETA Committee Member
  • May 2021
    ICEP Technical Program Committee Member
  • May 2021
    IITC Committee Member

Research activity information

■ Awards
  • Jun. 2024, 先端技術大賞 社会人部門 最優秀賞 経済産業大臣賞
  • Jun. 2024, 第30回 半導体・オブ・ザ・イヤー2024 半導体製造装置部門 優秀賞
  • Apr. 2024, 科学技術分野 文部科学大臣表彰 若手研究者表彰
  • Jun. 2022, IEEE Electronics Packaging Society, Outstanding Young Engineer Award
  • May 2022, 2021 International Conference on Electronics Packaging, Outstanding Technical Paper Award
  • May 2017, 5th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration, Best presentation award
■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Research Themes
  • 多材料・低温プロセスに対応した接合界面工学の再構築と3D集積信頼性の革新
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2026 - 31 Mar. 2029
    井上 史大
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 横浜国立大学, 26K01229
  • 前工程/後工程の融合による高エネルギー効率Beyond2nmデバイスの研究開発
    産学が連携した研究開発成果の展開 研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP) ステージII(本格フェーズ)
    2024 - 2028
    井上 史大
    デジタル社会の基盤技術であるAI半導体の高エネルギー効率化が急務となっており、半導体の前工程と後工程の融合による「3D集積技術」が革新的解決策とされている。半導体チップ上の電源電圧降下を効果的に抑制可能な裏面電源供給ネットワーク(BSPDN)はその代表的アーキテクチャであるが、歩留まりと放熱に課題を抱えており、設計、集積、プロセスに係る各基盤技術のシステム・製造協調最適化による解決が求められている。本研究開発では、3D集積関連の技術シーズをベースに半導体製造装置企業と連携して前工程/後工程の融合エコシステム型共同研究開発体制を構築し、革新的な解決策の提案と実用化を目指す。
    科学技術振興機構, 横浜国立大学
  • 原子層堆積ハイブリッド表面の局所ダイナミクスの解明と3Dヘテロデバイスへの応用
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026
    井上 史大; 多喜川 良; 藤野 真久
    微小ピッチ化したハイブリッド接合では Cuパッドのリセスを5 nm以下に抑えることを満たす必要がある。ALDやE-ALDを検討するにしても最低限のCMPの精度とハイブリッド接合の界面に関する基礎検討が必要である。2023年度はそれらの表面、界面における現象理解に着目し開発を進めた。ハイブリッド接合におけるCu-Cu接続のメカニズムはCuとILDの間の線熱膨張係数(CTE)の差に起因する接合後のアニーリング中のCuパンピング(またはCuバルジアウト)であることが知られている。Cuパッドが接続面の両側で大きく凹んでいる場合、Cuパッド間の隙間は閉じられないか、少なくとも塞ぐために許容される温度をはるかに超える温度域での熱処理が必要になる。ゆえにバリアCMP中Cu、バリアメタル SiCNの研磨速度の選択性は、高い接合率を実現するために非常に重要である。さらにCMP後の洗浄工程(P-CMP)では、Cu表面を変化させることなく残留スラリーや残留物、汚染を除去または低減することが求められる。Cu CMPのスラリーには通常、ベンゾトリアゾール(BTA)などの腐食防止剤が使用されている。これは高い不溶解性を持つため、CMP後もCu表面に残る可能性がある。腐食防止剤は、長い間Cu ダマシンプロセス用に研究されてきたが、Cu-Cu 結合の阻害剤となる可能性があるためハイブリッド接合に対しては、さらなる研究が必要である。BTAは、P-CMP工程で使用される洗浄液によって除去される可能性がある。しかし、洗浄液はCu表面に深刻な凹みを引き起こす可能性がある。したがって、私たちはCu/SiCNハイブリッド接合で用いられるCMP工程、特にCuパッド表面の凹みの低減に焦点を当てて、研究を行なった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 横浜国立大学, 23K26388
  • 3Dチップレット型ヘテロ量子デバイスの創生
    戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 さきがけ
    2022 - 2025
    井上 史大
    3Dチップレット技術を量子コンピュータ集積技術に取り込み、さらなる高集積量子ビット、高温動作、長デコヒーレンス時間の3Dチップレット型ヘテロ量子コンピュータを創出します。ヘテロ量子コンピュータ創成を見据えた直接接合技術の理解深化と小径ウエハの新規スケールアップ手法、超伝導ボトムアップ配線形成技術の確立を目指します。
    科学技術振興機構, 横浜国立大学, Principal investigator
  • Application of Bottom-Up Selective Growth Technology to Hybrid Bonding
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    30 Aug. 2021 - 31 Mar. 2023
    Inoue Fumihiro
    We evaluated the polishing rates of interconnect metal, barrier metal, and dielectric films using electrochemical measurements to optimize the chemical mechanical polishing (CMP) for the planarization of hybrid surfaces. The surface corrosion state was significantly affected by the addition of H2O2 as an oxidizing agent in the interconnect metal, while the surface state change due to H2O2 addition was smaller for the barrier metal, indicating the formation of a passive state. During the actual CMP process, the addition of H2O2 resulted in a noticeable increase in the polishing rate for the Cu sample, and the difference in polishing rates between the Cu and Ta samples became larger. Based on these results, it was elucidated that the slurry used in this study is more suitable for the planarization of hybrid bonding surfaces when H2O2 is not added as an oxidizing agent, as the corrosion rates of Cu and Ta are similar.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Yokohama National University, 21K20426
■ Academic and Social Contribution Activities/Other
Media Coverage
  • IEEE国際賞、横浜国立大学の井上史大准教授が日本人初受賞
    Jul. 2022
    https://univ-journal.jp/171520/, [Internet]
  • 横滨国立大学井上副教授荣获IEEE国际奖杰出青年工程师奖，为日本人首位
    https://www.keguanjp.com/kgjp_keji/kgjp_kj_etc/pt20220711000003.html