ウェーハボンディングは、微小電気機械システム（MEMS）、ナノ電気機械システム（NEMS）、マイクロエレクトロニクス、および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、機械的安定性と気密封止を保証します。ウェーハの直径は、MEMS/NEMSでは100mmから200mm（4インチから8インチ）、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造では最大300mm（12インチ）です。マイクロエレクトロニクス産業の初期には、より小さなウェーハが使用され、1950年代には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）およびナノエレクトロメカニカルシステム（NEMS）において、パッケージは温度、湿度、高圧、酸化剤などの環境の影響から繊細な内部構造を保護します。機能素子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、封止プロセスに依存します。[1]パッケージは以下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
- 異なる技術を持つ要素の統合
- 周辺環境との互換性
- 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によって実現されます。したがって、適用する技術は、現在の基材と、最大耐熱温度、機械的圧力、または望ましいガス雰囲気などの規定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、および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、接合特性評価には様々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といった破壊試験に加え、クラックや界面ボイドを検出するための非破壊光学的手法が用いられます。他方では、厳選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とG. Kräuter (1999). 「ウェーハ直接接合：脆性材料間の接着力の最適化」.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）、Handbook of Wafer Bonding、Wiley-VCH、ISBN 3-527-32646-4。
