JPWO2015111753A1 - パッケージ形成方法及びmems用パッケージ - Google Patents
パッケージ形成方法及びmems用パッケージ Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2015111753A1 JPWO2015111753A1 JP2015559162A JP2015559162A JPWO2015111753A1 JP WO2015111753 A1 JPWO2015111753 A1 JP WO2015111753A1 JP 2015559162 A JP2015559162 A JP 2015559162A JP 2015559162 A JP2015559162 A JP 2015559162A JP WO2015111753 A1 JPWO2015111753 A1 JP WO2015111753A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- package
- bonding
- metal thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
- B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
- B81C1/00269—Bonding of solid lids or wafers to the substrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2203/00—Forming microstructural systems
- B81C2203/01—Packaging MEMS
- B81C2203/0118—Bonding a wafer on the substrate, i.e. where the cap consists of another wafer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2203/00—Forming microstructural systems
- B81C2203/01—Packaging MEMS
- B81C2203/0172—Seals
- B81C2203/019—Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2203/00—Forming microstructural systems
- B81C2203/03—Bonding two components
- B81C2203/033—Thermal bonding
- B81C2203/035—Soldering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
図2(a)に示すように、易研磨材料からなる基板1を用意し、ナノメートルオーダーで超平滑な面1aを一面に与える。詳細には、CMP(化学的機械研磨:Chemical Mechanical Polishing)などによって基板1を高精度に原子レベルで平滑となるまでに研磨し、超平滑面1aを与える。後述するように、基板1は最終的なパッケージ構造(図4(b)参照)には残存しないから、特にパッケージ構造の材料としての限定はないが、上記した研磨を良好にできる易研磨材料、例えば、Siやサファイア基板,石英基板,ガラスであることが好ましい。
図2(b)に示すように、基板1の超平滑面1aの上には、厚さにおいて数十nm程度の犠牲薄膜11をスパッタ(例えば、蒸着やイオンビームスパッタなどを含む。以下、同じ。)で成膜する。かかる犠牲薄膜11は基板1の超平滑面1aを転写した平滑な上面を有し、超平滑面1aを転写できるよう、島状となり又ピンホールを発生させることで薄膜としての機能を失わない限り、なるべく薄いことが好ましい。一方で、犠牲薄膜11は、この上に形成されるシード薄膜12及びメッキ膜14と反応しにくく、且つ、後述するような化学的選択エッチングによりシード薄膜12及びメッキ膜14を剥離させやすい材料及び厚さなどを選択される。例えば、後述する転写ステップS4において、Auからなるシード薄膜12及びメッキ膜14とともにフッ酸含有水溶液によって選択的にエッチングされるTiなどであることが好ましい。また、犠牲薄膜11にCrを用い、これを選択的にエッチングし得るエッチャントを組合せてもよい。
更に、図2(e)に示すように、レジスト13をアセトンなどで溶解し、更に所定の溶液やガスを用いてメッキ膜14の下部を除いてシード薄膜12を除去する。これにより、犠牲薄膜11及びメッキ膜14の間のシード薄膜12とメッキ膜14とからなる封止枠パターンを基板1の上に形成できる。
図3(a)に示すように、例えば、Auからなる金属薄膜14’を一面に与えられたSiからなる封止基板21を用意し、この金属薄膜14’側を基板1上のメッキ膜14の上に配置する。そして、図3(b)に示すように、加熱しながら互いを圧着させる。なお、金属薄膜14’は封止基板21の一面全体に与えられていても良いが、封止枠パターンと対応するような形で与えられていても良い。
図4(a)に示すように、MEMSデバイス31aの形成されたMEMS基板31において、基板1の超平滑面1aと同程度に平滑な表面を形成し、この上に、例えば、Auからなる金属薄膜31bを与える。かかる金属薄膜31bは、MEMS基板31の一面全体に与えられていても良いが、封止枠パターンと対応するような形で与えられていても良い。なお、MEMS基板31と金属薄膜31bとの間には図示しない接着層などを与えても良い。
図6には、封止カバー14aの壁部の先端面14a1の表面粗さを原子間力顕微鏡により測定した結果を示した。
次に、封止基板21とMEMS基板31の接合性を引っ張り試験によって評価した。
次に、SOI(Silicon On Insulator)基板を封止基板として用いてパッケージ全体の気密封止の性能を評価した。
このとき、パッケージ全体の気密性が高ければ、内部空間の真空が維持され、膜部21’に生じたへこみ変形量は経時変化しない。しかし、パッケージ全体の気密性が低い場合にあっては、パッケージ外部から大気が内部空間に侵入するため、外部の大気圧と内部空間の気圧との差が時間とともに減少し、それに従って生じていた膜部21’のへこみ変形量も減少していくのである。
11 犠牲薄膜
12 シード薄膜
13 レジスト
14 メッキ膜
21 封止基板
31 MEMS基板
31a MEMSデバイス
31b 金属薄膜
Claims (6)
- 機械基板上に精密機械素子を中空封止するためのパッケージ形成方法であって、
易研磨材料からなる仮基板を化学的機械研磨しこの平滑研磨面に沿ってスパッタリングによって金属薄膜を与える犠牲薄膜形成ステップと、
前記金属薄膜の上に少なくとも貴金属を接触させてなる封止枠を形成しこの上に基板を接合させる第1の接合ステップと、
前記金属薄膜を前記仮基板とともに除去して前記封止枠の先端に新生面を露出させる仮基板除去ステップと、
前記機械基板における前記精密機械素子の周囲に貴金属薄膜を与えこの上に前記封止枠の前記新生面を密着させて常温接合させる第2の接合ステップと、を含むことを特徴とするパッケージ形成方法。 - 前記第1の接合ステップはめっき法によって前記封止枠を形成するステップを含み、
更に、前記犠牲薄膜形成ステップにおいて、前記金属薄膜はチタン又はクロムからなり、前記金属薄膜の表面に貴金属からなるシード金属薄膜を付与するステップを含むことを特徴とする請求項1記載のパッケージ形成方法。 - 前記貴金属は金であることを特徴とする請求項2記載のパッケージ形成方法。
- 前記第2の接合ステップは、プラズマアッシングによって接合面を活性化させるステップを含むことを特徴とする請求項3記載のパッケージ形成方法。
- 前記常温接合は少なくとも200度以下で行われることを特徴とする請求項4記載のパッケージ形成方法。
- 請求項1乃至5のうちの1つの製造方法によって得られるMEMS用パッケージであって、少なくとも10−4Paのその内部の真空状態を6ヶ月間に亘って維持し得ることを特徴とするMEMS用パッケージ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014012308 | 2014-01-27 | ||
JP2014012308 | 2014-01-27 | ||
PCT/JP2015/052181 WO2015111753A1 (ja) | 2014-01-27 | 2015-01-27 | パッケージ形成方法及びmems用パッケージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015111753A1 true JPWO2015111753A1 (ja) | 2017-03-23 |
JP6281883B2 JP6281883B2 (ja) | 2018-02-21 |
Family
ID=53681549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015559162A Active JP6281883B2 (ja) | 2014-01-27 | 2015-01-27 | パッケージ形成方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9751754B2 (ja) |
EP (1) | EP3101687B1 (ja) |
JP (1) | JP6281883B2 (ja) |
KR (1) | KR101907907B1 (ja) |
CN (1) | CN105934820B (ja) |
WO (1) | WO2015111753A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3028007A4 (en) | 2013-08-02 | 2017-07-12 | Motion Engine Inc. | Mems motion sensor and method of manufacturing |
WO2015154173A1 (en) | 2014-04-10 | 2015-10-15 | Motion Engine Inc. | Mems pressure sensor |
WO2015184531A1 (en) | 2014-06-02 | 2015-12-10 | Motion Engine Inc. | Multi-mass mems motion sensor |
CA3004760A1 (en) | 2014-12-09 | 2016-06-16 | Motion Engine Inc. | 3d mems magnetometer and associated methods |
WO2018135650A1 (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 株式会社村田製作所 | 電子部品及び電子部品の製造方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0910963A (ja) * | 1995-06-27 | 1997-01-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 常温接合方法 |
JPH0964544A (ja) * | 1995-08-24 | 1997-03-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 多層プリント配線板およびその製造方法 |
JP2002071720A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-12 | Kobe Steel Ltd | 接続装置の製造方法 |
JP2005276910A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Kyocera Corp | セラミック基板および電子部品収納用パッケージならびに電子装置 |
JP2009170445A (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP2013211443A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Toyohashi Univ Of Technology | 発光装置の製造方法 |
JP2014003106A (ja) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 複合基板および複合基板の製造方法 |
JP2014003105A (ja) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 複合基板の製造方法および複合基板 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6822326B2 (en) * | 2002-09-25 | 2004-11-23 | Ziptronix | Wafer bonding hermetic encapsulation |
US7138293B2 (en) * | 2002-10-04 | 2006-11-21 | Dalsa Semiconductor Inc. | Wafer level packaging technique for microdevices |
US20050077342A1 (en) * | 2003-10-10 | 2005-04-14 | Chien-Hua Chen | Securing a cover for a device |
WO2005122217A1 (en) | 2004-06-09 | 2005-12-22 | The Regents Of The University Of California | Thermosetting polymer bonding for micro electro-mechanical systems |
KR100661350B1 (ko) * | 2004-12-27 | 2006-12-27 | 삼성전자주식회사 | Mems 소자 패키지 및 그 제조방법 |
JP5409084B2 (ja) * | 2009-04-06 | 2014-02-05 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
FR2961945B1 (fr) | 2010-06-23 | 2012-08-17 | Commissariat Energie Atomique | Procede de scellement de deux elements par thermocompression a basse temperature |
-
2015
- 2015-01-27 CN CN201580005772.7A patent/CN105934820B/zh active Active
- 2015-01-27 JP JP2015559162A patent/JP6281883B2/ja active Active
- 2015-01-27 US US15/112,222 patent/US9751754B2/en active Active
- 2015-01-27 EP EP15740967.3A patent/EP3101687B1/en active Active
- 2015-01-27 WO PCT/JP2015/052181 patent/WO2015111753A1/ja active Application Filing
- 2015-01-27 KR KR1020167015425A patent/KR101907907B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0910963A (ja) * | 1995-06-27 | 1997-01-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 常温接合方法 |
JPH0964544A (ja) * | 1995-08-24 | 1997-03-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 多層プリント配線板およびその製造方法 |
JP2002071720A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-12 | Kobe Steel Ltd | 接続装置の製造方法 |
JP2005276910A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Kyocera Corp | セラミック基板および電子部品収納用パッケージならびに電子装置 |
JP2009170445A (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP2013211443A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Toyohashi Univ Of Technology | 発光装置の製造方法 |
JP2014003106A (ja) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 複合基板および複合基板の製造方法 |
JP2014003105A (ja) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 複合基板の製造方法および複合基板 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
H. ISHIDA ET AL.: "Low-temperature, surface-compliant wafer bonding using sub-micron gold particles for wafer-level MEM", ELECTRONIC COMPONENTS AND TECHNOLOGY CONFERENCE (ECTC), 2012 IEEE 62ND, JPN6015016280, 29 May 2012 (2012-05-29), US, pages 1140 - 1145, XP032210732, ISSN: 0003509981, DOI: 10.1109/ECTC.2012.6248979 * |
Y. KURASHIMA ET AL.: "Room temperature wafer bonding of metal films using flattening by thermal imprint process", MICROELECTRONIC ENGINEERING, vol. 112, JPN6015016281, 10 June 2013 (2013-06-10), NL, pages 52 - 56, ISSN: 0003714425 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101907907B1 (ko) | 2018-10-15 |
US20160332870A1 (en) | 2016-11-17 |
EP3101687A4 (en) | 2017-11-22 |
WO2015111753A1 (ja) | 2015-07-30 |
JP6281883B2 (ja) | 2018-02-21 |
CN105934820B (zh) | 2018-08-31 |
KR20160087830A (ko) | 2016-07-22 |
US9751754B2 (en) | 2017-09-05 |
EP3101687A1 (en) | 2016-12-07 |
CN105934820A (zh) | 2016-09-07 |
EP3101687B1 (en) | 2020-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6281883B2 (ja) | パッケージ形成方法 | |
JP5270104B2 (ja) | マイクロ電子コンポジット特にmemsの密閉キャビティ内の被包構造 | |
US9561954B2 (en) | Method of fabricating MEMS devices having a plurality of cavities | |
US20230357002A1 (en) | Packaging method and associated packaging structure | |
TWI700238B (zh) | 藉由將表面粗糙化而改良靜摩擦之方法 | |
US9761557B2 (en) | CMOS-MEMS integration by sequential bonding method | |
TW201718390A (zh) | 使用金屬矽化物形成的互補式金屬氧化物半導體微機電系統整合 | |
KR20160145801A (ko) | 관통-유리 비아의 제조를 위한 본딩 재료의 엣칭 백 공정 | |
JP2018157159A (ja) | パッケージ及びパッケージの製造方法 | |
Farrens et al. | Wafer level packaging: Balancing device requirements and materials properties | |
US10011478B2 (en) | Thermocompression bonding with raised feature | |
Gao et al. | Patterned Al-Ge wafer bonding for reducing in-process side leakage of eutectic | |
Yufeng et al. | MEMS vacuum packaging technology and applications | |
Okada et al. | Room temperature vacuum sealing using surfaced activated bonding with Au thin films [microresonator example] | |
Malik et al. | Al-Al thermocompression bonding for wafer-level MEMS packaging | |
Kurashima et al. | Room temperature wafer scale bonding of electroplated Au patterns processed by surface planarization | |
EP3469625A1 (en) | Thermocompression bonding with raised feature | |
Rabold et al. | Low Temperature Wafer Bonding: Plasma Assisted Silicon Direct Bonding vs. Silicon-Gold Eutectic Bonding | |
TW200924189A (en) | Composite element consisting of at least two semiconductor substrates, and production method | |
US20160343684A1 (en) | Thermocompression bonding with raised feature | |
Takigawa et al. | Room-temperature hermetic packaging using ultrasonic cu–cu bonding with compliant rim | |
Knechtel | Wafer bonding technologies in industrial MEMS processing-potentials and challenges | |
JP6085757B2 (ja) | 微小構造体の作製方法 | |
Puebla-Hellmann et al. | Ultraflat nanopores for wafer-scale molecular-electronic applications | |
Haubold et al. | Low temperature wafer bonding technologies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170308 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170726 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170908 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6281883 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |