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ウェーハボンディングは、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)、ナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)、マイクロエレクトロニクス、オプトエレクトロニクスの製造におけるウェーハレベルのパッケージング技術であり、機械的に安定した密閉されたカプセル化を保証します。ウェーハの直径は、MEMS/NEMS の場合は 100 mm ～ 200 mm (4 インチ ～ 8 インチ)、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造の場合は最大 300 mm (12 インチ) です。マイクロエレクトロニクス業界の初期にはより小さなウェーハが使用され、1950 年代のウェーハの直径はわずか 1 インチでした。
概要
マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）とナノエレクトロメカニカルシステム（NEMS）では、パッケージが温度、湿度、高圧、酸化種などの環境の影響から敏感な内部構造を保護します。機能要素の長期的な安定性と信頼性は、デバイス全体のコストと同様に、カプセル化プロセスに依存します。[1]パッケージは次の要件を満たす必要があります。[2]
- 環境の影響からの保護
- 熱放散
- 異なる技術による要素の統合
- 周辺との互換性
- エネルギーと情報の流れの維持
テクニック
一般的に使用され開発されている結合方法は次のとおりです。
要件
ウェーハの接合には特定の環境条件が必要であり、一般的には以下のように定義される。[3]
- 基板表面
- 平坦さ
- 滑らかさ
- 清潔さ
- 結合環境
- 結合温度
- 周囲圧力
- 加えられた力
- 材料
- 基板材料
- 中間層材料
実際の接合は、これらすべての条件と要件の相互作用です。したがって、適用する技術は、現在の基材と、最大許容温度、機械的圧力、または必要なガス雰囲気などの定義された仕様を考慮して選択する必要があります。
評価
接合されたウェーハは、製造されたデバイスまたはプロセス開発の目的で、技術の歩留まり、接合強度、気密性のレベルを評価するために特性評価されます。そのため、接合特性評価にはさまざまなアプローチが考案されています。一方では、引張試験やせん断試験などの破壊的な技術の他に、亀裂や界面の空隙を見つけるための非破壊光学的手法が使用されます。他方では、慎重に選択されたガスの固有の特性や、圧力に依存するマイクロ共振器の振動挙動が気密性試験に利用されます。
参考文献
- ^ S.-H. Choa (2005). 「MEMS パッケージの信頼性: 真空維持とパッケージングによるストレス」Microsyst. Technol . 11 (11): 1187–1196. doi :10.1007/s00542-005-0603-8.
- ^ T. Gessner、T. Otto、M. Wiemer、J. Frömel (2005)。「マイクロメカニクスとマイクロエレクトロニクスにおけるウェーハボンディング - 概要」。電子パッケージングとシステム統合の世界。電子パッケージングとシステム統合の世界。pp. 307–313。
- ^ A. Plössl および G. Kräuter (1999). 「ウェーハ直接接合: 脆性材料間の接着の調整」.材料科学と工学. 25 (1–2): 1–88. doi :10.1016/S0927-796X(98)00017-5.
さらに読む
- Peter Ramm、James Lu、Maaike Taklo (編集者)、『Handbook of Wafer Bonding』、Wiley-VCH、ISBN 3-527-32646-4。