바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")통합 Microsystems Research Center[연구 센터 이사 Maeda Ryutaro] 대규모 통합 연구 팀 Kurashima Yuichi 연구원 및 타카기 Hideki 연구 팀장은 네온입니다빠른 원자 빔를 사용하여 실리콘 라이브 바카라을 평활화함으로써 접합부의 변형은 상당히 감소 될 수 있으며, 신뢰할 수있는 마이크로 디바이스를 생성 할 수 있습니다라이브 바카라 활성화 실온 본딩프로세스를 개발했습니다
라이브 바카라 활성화 실온 결합은mems (마이크로 전기 기계 시스템)밀봉 및 MEMS/IC 통합을위한 저 손실 결합 기술로 관심을 끌고 있습니다 그러나, 결합 라이브 바카라에 원자 수준의 부드러움이 필요하기 때문에, 결합 라이브 바카라의 라이브 바카라 거칠기가 MEMS 또는 IC의 제조 공정으로 인해 결합 라이브 바카라의 라이브 바카라 거칠기가 악화되면, 결합 부분의 왜곡이 증가하여, 이는 마이크로 디바이스에 부정적인 영향을 미치거나 결합 될 수 없다 이번에는 네온 고속 원자 빔을 사용하여 거친 실리콘 라이브 바카라에 대한 라이브 바카라을 평활화하면 접합에서 변형이 감소하고 접합 강도를 향상시킨다는 것이 확인되었다
이 과정은 거칠기가 큰 실리콘 라이브 바카라에서도 결합하기가 어려웠으며 이전에 결합하기 어려웠으며 관절의 왜곡을 줄임으로써 Microdevice의 성능을 향상시킬 것으로 예상됩니다 이 기술은 기존 실온 본딩 장치를 수정하지 않고도 적용 할 수 있습니다
이 결과에 대한 자세한 내용은 2013 년 9 월 12 일부터 14 일까지 캔자 사이 대학교 Senriyama Campus (Suita City, Osaka Prefcture)에서 열리는 2013 Precision Engineering Autumn Conference의 학술 강의에서 발표 될 것입니다
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| 불충분 한 스무딩 (a)을 갖는 실리콘 라이브 바카라 사이의 접합 인터페이스 (a)와 NEON 고속 원자 빔에 의한 충분한 스무딩 (b)을 갖는 실리콘 라이브 바카라 사이의 접합 인터페이스변속기 전자 현미경에 의해 관찰 된, 실리콘 접합의 인터페이스 근처의 흑백 대비는 변형을 나타냅니다 |
현재가속도계ya자이로 센서,디스플레이 미러 장치와 같은 다양한 MEMS 장치 상업용으로 사용할 수 있습니다 반면, MEMS 장치는 소규모 기계 이동 부품을 보호하고 ICS와의 통합이 필요하며, 이는 전체 비용을 차지합니다포장비용 비율은 매우 높습니다 향후 새로운 MEMS 장치 및 기타 제품 시장을 확장하려면 향후 저비용, 매우 신뢰할 수있는 본딩 기술이 웨이퍼 수준에서 필요합니다
AIST는 8 인치 웨이퍼를 사용하여 대량 생산 MEM을위한 프로토 타입 라인을 소유하고 있으며 회사와 협력하여 다양한 MEMS 장치의 프로토 타입을 개발하고 있습니다 이 중 MEMS는 라이브 바카라 활성화 실온 결합을 사용하여 높은 생산성과 낮은 손상의 방법이며, MEMS는 손상이 낮은 결합 방법으로 사용됩니다LSI (대규모 통합)라이브 바카라 활성 실온 접합부는 고속 원자 빔을 사용하여 진공 상태에서 고체 라이브 바카라에 산화물 및 흡착 된 분자를 투여합니다스퍼터링효과에 의해 라이브 바카라을 제거한 후, 활성 라이브 바카라이 서로 접촉하고, 원자 내 결합이 실온에서 형성되어 결합된다 (도 1) 지금까지 Mitsubishi Heavy Industries의 협력으로 결합 장치로 실질적으로 사용되었으며 MEMS를 포함한 다양한 마이크로 장치의 제조 공정에 사용되었습니다
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| 그림 1 라이브 바카라 활성화 실온 본딩 |
이 본딩 방법은 원자 수준에서 라이브 바카라을 깨끗하고 매끄럽게해야합니다 따라서, MEMS 또는 IC의 제조 공정으로 인해 관절에 결합 된 실리콘 라이브 바카라이 거칠어지면 관절의 왜곡이 증가하여 결합하기가 어렵다 라이브 바카라이 거칠다면CMP (화학 기계적 연마)등을 사용하여 라이브 바카라을 연마해야하지만, 연마 액체는 움직이는 부품이있는 MEMS 장치에 사용됩니다습식 과정적용 할 수 없습니다 또한, 아르곤의 고속 원자 빔은 라이브 바카라 활성화 실온 접합에 사용되었지만 장기 라이브 바카라 활성화는 라이브 바카라의 거칠기를 유발하여 접합부에서 변형이 증가하고 결합 강도가 감소합니다
이번에는 기존의 라이브 바카라 활성화 실온 결합 장치 (MWB-12ST, Mitsubishi Heavy Industries, Inc (MWB-12ST)에 의해 제조)를 사용하고 1) 라이브 바카라을 거칠게하지 않고 라이브 바카라을 활성화하고 2) 관절의 변형을 줄이고 결합 강도를 향상시키는 것을 목표로했습니다
이 연구 및 개발은 연구 주제 "Microsystems Integrated Research and Development (Central Researcher : Esashi Masaki, Tohoku University 교수)"과학 및 기술위원회가 제도적으로 설계 한 최첨단 연구 및 개발 지원 프로그램 (2009-2003)을 통해 과학 홍보를 위해 부여 된 연구 주제에서 수행되었습니다
이온 빔을 사용한 정밀 가공에 대한 이전의 연구에 따르면 광 원소를 사용하여 거칠게하지 않고 스퍼터링하여 실리콘 라이브 바카라을 제거하는 데 사용될 수 있습니다 그래서Inert Gas11797_11883벌크 강도Junction Energy얻었습니다 이것은 아르곤의 고속 원자 빔을 사용하여 종래의 결합이 수행 된시기와 동일하다
또한 MEMS 장치를 제작하는 경우건조 과정(크세논 고속 원자 빔 조사) 라이브 바카라 거칠기 040 nmrms로 거칠게 된 실리콘의 라이브 바카라은 라이브 바카라을 부드럽게하기 위해 고속 네온 원자 빔에 적용되었다 결과적으로, 라이브 바카라 거칠기는 네온 고속 원자 빔 조사에 의해 점점 작아졌고, 라이브 바카라 거칠기는 마침내 017 nm RMS의 라이브 바카라 거칠기로 평활화 될 수 있었다 (도 2) 이 라이브 바카라 거칠기 값은 CMP에 의해 연마 된 실리콘의 값과 거의 동일했으며, 고속 네온 원자 빔 조사에 의해 매우 매끄러운 라이브 바카라이 얻어졌다
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| 그림 2 네온 고속 원자 빔을 사용한 라이브 바카라 스무딩
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그림 3은 건조 공정에 의해 실리콘 결합 라이브 바카라이 거칠어 질 때의 접합 에너지를 보여줍니다 그런 다음 네온 고속 원자 빔으로 부드럽게하여 결합하고, 전자 전자 현미경 이미지의 접합 인터페이스의 이미지를 보여줍니다 고속 크세논 원자 빔을 조사하여 거친 라이브 바카라에 결합하기는 어렵지만, 실리콘 접합 라이브 바카라에 고속 네온 원자 빔을 조사하면 접합 에너지가 증가하고 궁극적으로 실리콘의 벌크 강도와 비슷한 접합 에너지가 얻어졌다 또한,도 3 (b) 및 3 (c)에서 볼 수 있듯이, 고속 네온 원자 빔으로 스무딩으로 인해 접합 인터페이스의 왜곡이 감소된다 실리콘 결합 라이브 바카라이 건조 공정에 의해 거칠게 된 다음 네온 고속 원자 빔을 사용하여 8nm로 가공 될 때, 관절의 변형은 CMP에 의해 연마 된 실리콘 웨이퍼가 결합 될 때와 동일한 수준으로 감소되었다
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| 그림 3 : 거친 실리콘 라이브 바카라에서 네온 고속 원자 빔의 스무딩 효과를 사용하여 실온에서 라이브 바카라-활성화 될 때 (a) 접합 에너지 및 (b)-(c) 접합 왜곡을 보여주는 투과 전자 현미경 이미지
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이번에 개발 된 네온 고속 원자 빔의 라이브 바카라 평활 효과로 인한 접합 강도의 개선을 이용하는 라이브 바카라 활성화 실온 접합부와 관련하여, 우리는 복합 반도체 및 MEM을 포함한 다양한 마이크로 디바이스 필드로 적용을 확장 할 계획이다 또한 MEMS 개발 회사와 협력하여 MEMS 시장을 확장하여 장치 애플리케이션 및 고출력 포장을 실현할 것입니다