2018 Fiscal Year Annual Research Report
Room temperature metal bonding for highly hermetic sealing of microdevice
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16K06034
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
倉島 優一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70408730)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 秀樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (00357344)
鈴木 健太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60709509)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 常温接合 / ＭＥＭＳ / 表面平滑化 / 気密封止 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロデバイスの気密封止には金メッキによる封止枠等が広く用いられているが、メッキによる金の表面は非常に粗いため、高温・高圧下で金を変形させて接合面同士の密着を図る必要がある。このため熱膨張係数の異なる異種材料を含むマイクロデバイスのような場合には、接合後に熱応力が残留するなどの問題がありデバイス特性を悪化させる原因になっていた。本提案では、超平滑な基板表面にスパッタ成膜された金薄膜を封止基板上の金メッキ表面に写しとる手法を開発し、表面活性化常温接合へ適応を図った。
2016年度には、原子レベルで平滑な基板表面の形状を封止基板上にメッキした封止枠表面上に直接転写し、原子レベルで平滑なメッキ表面の実現を図った。その結果、金メッキ表面に表面粗さ はSq=0.58nm rmsと原子レベルで平滑な表面を形成することに成功した。
2017年度には、2016年度までに開発した原子レベルで平滑な封止枠を用いて表面活性化常温接合を行い接合特性の評価を行った。その結果、接合強度は225 MPaと従来の熱圧着法により接合した場合と同程度の高い接合強度が得られた。また、引張試験後の接合界面も熱圧着と同様にSi基板の母材からの破断が見られた。このことより、常温大気雰囲気中で高強度な接合が可能であると考えられる。
2018年度は提案する手法の気密封止性について発泡漏れ試験によるグロスリーク及びHeリーク試験によりファインリーク試験により評価した。その結果、グロスリーク試験でリークは確認されず、ファインリーク試験においてのリークレートは7×10^-11 Pa・m^3/sとなりHeリーク試験での測定限界以下であった。
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