2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research about ultra-high hermetic seal bonding for microcavity by quantum sensing
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19H02045
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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) |
柳町 真也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70358216)
松前 貴司 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, 研究員 (10807431)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロデバイス / ゲッター / 気密封止 / 接合 / 量子干渉効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧力変動を極力減らした微小キャビティ空間を実現すると共に、量子干渉効果に基づくCPT共鳴現象により微小キャビティ内部の圧力変動を高精度に評価し、圧力を一定に担保できる気密封止接合技術の確立を図ることを目的としている。気密封止後微小キャビティ内壁等に吸着したガス分子を取り除き、圧力変動を極力減らすために、2019年度はAu/Ti薄膜が接合材だけでなくゲッター材としても有効性であることを評価した。本年度は、Au/Pt/Ti膜を用いて脱ガスアニール処理後に微小キャビティ空間を気密封止接合し、キャビティ壁に成膜されたTiの拡散及び酸素吸着について評価した。
10 mm角・100 μm深さの穴を複数形成したSiウエハーとキャップウエハーの両方にAu 3nm/Pt 5nm/Ti 40nmの膜を成膜した。２枚の基板を200℃・ ~1E-2 Pa・10分間の条件で脱ガスアニール処理した後に気密封止接合を試みた。封止後450℃・大気中・180分間ゲッター活性化アニールを行った。気密封止されたキャビティ壁のAu/Pt /Ti膜を透過型電子顕微鏡 エネルギー分散型X線分析により元素分析を行った。
その結果、最表面にはTi酸化物層が形成されていた。Ptは5 nm厚、Auは3 nm厚成膜したのに対して、 活性化アニール後には表面近傍にTi、Pt、Auが混在した 10 nm厚の層が見られ、さらにその下に Ptが Ti層内部に拡散している箇所が見られた。このPtの拡散は局所的に発生していることから、主にTi層の粒界に拡散していると考えられる。以上より、Au/Pt/Ti膜をキャビティの内壁及び接合面に成膜することで脱ガス処理後に気密封止しても、残留ガスの吸収が可能であると結論づける。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度の実施計画の内容の一部は実施することができなかったものもあるが、研究全体の流れでは概ね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は最終年度になる。これまで開発してきたプロセスによりCsディスペンサを微小キャビティに気密封止し、CPT共鳴現象により微小キャビティ内部の圧力を評価する予定である。
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