KR100495008B1 - Wafer level vacuum packaging method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판단위로 형성된 복수의 캐비티의 진공도 산포가 최소화되는 기판단위 진공실장방법에 관한 것이다. 이와 같은 진공실장방법은, 밀봉뚜껑의 캐비티와 관통홀을 연통하는 채널을 형성하는 단계; 밀봉뚜껑과 웨이퍼를 접합하는 단계; 및 관통홀의 하부를 적층하여 채널을 밀폐하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판단위 진공실장방법을 제공함으로써 달성된다. 여기서, 채널은 웨이퍼 상이나 밀봉뚜껑 중의 어느 한 곳에 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 채널은 관통홀에 전극 금속을 박막증착할 때 증착된 전극 금속에 의해 밀폐되도록 하는 것이 바람직하다.The present invention relates to a substrate unit vacuum mounting method in which vacuum distribution of a plurality of cavities formed in a substrate unit is minimized. Such a vacuum mounting method includes the steps of: forming a channel communicating the cavity of the sealing lid and the through hole; Bonding the sealing lid and the wafer; And stacking a lower portion of the through-hole to seal the channel. Here, the channel is preferably formed on either the wafer or the sealing lid. In this case, the channel is preferably sealed by the deposited electrode metal when the electrode metal thin film is deposited in the through hole.
Description
본 발명은 웨이퍼에 기판단위로 가공된 소자를 진공실장하는 방법에 관한 것으로서, 특히 소자가 기판단위로 형성된 웨이퍼와 소자가 동작할 수 있는 공간인 캐비티가 기판단위로 형성된 밀봉뚜껑을 진공 분위기에서 접합함으로써 소자를 진공포장하는 기판단위 진공실장방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of vacuum-mounting a device processed in units of substrates on a wafer, and in particular, bonding a wafer in which a device is formed in a substrate unit and a sealing lid in which a cavity, which is a space in which the device can operate, is formed in a substrate unit in a vacuum atmosphere. The present invention relates to a substrate unit vacuum packaging method for vacuum packaging an element.
오늘날, 기술발전에 따른 센서등과 같은 소자에 대한 극소화 요구가 발달된 반도체 가공기술에 접목되어, 극소화된 소자가 반도체 가공공정을 이용하여 대량으로 생산되고 있다. 그런데, 미세가공된 기계식 센서와 같이 일부의 소자는 공기의 영향을 배제하기 위해 작동부가 진공환경에 있도록 할 필요가 있다. 이를 위해 소자가 형성된 웨이퍼에 소자의 작동부가 동작할 수 있는 공간이 형성된 밀봉뚜껑을 진공 분위기에서 접착하여 소자의 작동부가 진공환경을 유지하도록 하는 방법이 널리 사용되고 있다.Today, miniaturized devices are being produced in large quantities using semiconductor processing processes in combination with advanced semiconductor processing technology, which is required to minimize devices such as sensors according to technological development. However, some devices, such as micromachined mechanical sensors, need to have the operating part in a vacuum environment to eliminate the effects of air. To this end, a method of adhering a sealing lid in which a space in which an operating unit of the device is operable to a wafer on which the device is formed in a vacuum atmosphere to maintain the operating environment of the device in a vacuum environment is widely used.
이와 같은 종래의 기판단위 진공실장방법에 의해 진공실장된 소자가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하여 종래기술에 의한 기판단위 진공실장방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. An element vacuum mounted by the conventional substrate unit vacuum mounting method is shown in FIG. 1. Referring to Figure 1 will be described a substrate unit vacuum mounting method according to the prior art as follows.
먼저, 일반적인 반도체 제조공정을 응용하여 필요한 기능을 수행하는 소자를 웨이퍼(Wafer)(10)에 기판단위로 형성한다. 여기서, 웨이퍼(10)는 특정 기능을 하는 소자가 형성되는 가공층(13)과 가공층(13)을 베이스판(11)과 절연시키는 절연층(12) 및 소자를 지지하는 역할을 하는 베이스판(11)으로 구성된다. 이어서, 웨이퍼(10) 상에 형성된 소자를 밀봉하는 밀봉뚜껑(20)을 별도의 공정에서 기판단위로 제작한다. 이때, 밀봉뚜껑(20)에는 소자의 작동부(15)가 동작할 수 있는 공간을 형성하는 캐비티(Cavity, 21)와 밀봉뚜껑(20)을 통해 웨이퍼(10)에 형성된 소자에 전원을 공급하는 리드선을 연결하기 위한 관통홀(22)이 형성된다. 이때, 관통홀(22)에는 전극을 이루기 위해 메탈(23)이 증착되어 있다. 그리고, 밀봉뚜껑(20)은 실리콘(silicon) 웨이퍼나, 유리(glass) 웨이퍼, 또는 산화실리콘(SiO2) 웨이퍼 등의 재료를 사용하여 형성한다. 그런 후에 소자가 형성된 웨이퍼(10)와 밀봉뚜껑(20)을 진공 분위기에서 접합한다. 이때, 웨이퍼(10)와 밀봉뚜껑(20)을 접합하는 방법으로는 양극 접합(anodic bonding)등의 방법이 이용된다. 이어서, 기판단위로 제조된 소자들을 다이싱(dicing)을 통해 절단하면 개별 소자가 완성된다.First, a device performing a necessary function by applying a general semiconductor manufacturing process is formed on a wafer 10 in units of substrates. Here, the wafer 10 includes a processing layer 13 on which a device having a specific function is formed and an insulating layer 12 that insulates the processing layer 13 from the base plate 11, and a base plate serving to support the device. It consists of (11). Subsequently, a sealing lid 20 for sealing an element formed on the wafer 10 is manufactured in a unit of substrate in a separate process. In this case, the sealing lid 20 supplies power to a device formed in the wafer 10 through a cavity 21 and a sealing lid 20 to form a space in which the operation unit 15 of the device can operate. The through hole 22 for connecting the lead wire is formed. In this case, the metal 23 is deposited in the through hole 22 to form an electrode. The sealing lid 20 is formed using a material such as a silicon wafer, a glass wafer, or a silicon oxide (SiO 2 ) wafer. Thereafter, the wafer 10 on which the element is formed and the sealing lid 20 are bonded in a vacuum atmosphere. At this time, a method such as anodic bonding is used as a method of bonding the wafer 10 and the sealing lid 20. Subsequently, when the devices manufactured on a substrate basis are cut through dicing, individual devices are completed.
그러나, 상기와 같은 종래의 기판단위 진공실장방법은 기판단위로 접합된 뒤에 웨이퍼(10)에 기판단위로 형성된 소자의 작동부(15)를 덮는 각각의 캐비티(21)의 진공도가 다르다는 문제점이 있다. 즉, 기판단위로 형성된 캐비티(21)의 진공도에 산포가 생긴다는 문제가 있다. 이와 같은 캐비티(21)의 진공도 산포는 접합공정에서 발생하는 웨이퍼(10)와 밀봉뚜껑(20)의 가스발생(outgassing)에 기인한다. 이런 가스는 접합공정 중의 접합온도에 의해 클리닝 공정을 거쳤음에도 불구하고 웨이퍼(10)나 밀봉뚜껑(20)의 표면에 존재하는 수분이나 먼지등의 이물질이 기화되어 발생한다. 또는, 웨이퍼(10)나 밀봉뚜껑(20)의 재질 특성에 따라 웨이퍼(10)나 밀봉뚜껑(20) 내부 전체에 걸쳐 불규칙하게 존재하는 가스가 온도가 상승함에 따라 캐비티(21)로 배출됨에 따라 발생한다(도 1의 화살표 참조). 또한, 접합시간이 길고 접합온도가 높을 수록 웨이퍼(10)와 밀봉뚜껑(20)의 접합력은 강해지지만 진공도를 저하시키는 가스발생의 영향은 커지게 된다. 따라서, 복수의 캐비티(21)에 존재하는 가스량은 캐비티 (21)마다 불규칙하게 되고 이에 따라 접합 후의 캐비티(21)의 진공도에 산포가 발생하게 된다. However, the conventional substrate unit vacuum mounting method as described above has a problem in that the degree of vacuum of each cavity 21 covering the operation unit 15 of the element formed in the unit unit on the wafer 10 after being bonded on a substrate unit is different. . That is, there is a problem that dispersion occurs in the vacuum degree of the cavity 21 formed in the substrate unit. This vacuum distribution of the cavity 21 is due to the outgassing of the wafer 10 and the sealing lid 20 generated in the bonding process. Such a gas is generated due to vaporization of foreign matter such as moisture or dust present on the surface of the wafer 10 or the sealing lid 20 even though the cleaning process is performed by the bonding temperature during the bonding process. Alternatively, according to the material characteristics of the wafer 10 or the sealing lid 20, the gas that is irregularly present throughout the entire wafer 10 or the sealing lid 20 is discharged to the cavity 21 as the temperature increases. (See arrow in FIG. 1). In addition, the longer the bonding time and the higher the bonding temperature, the stronger the bonding force between the wafer 10 and the sealing lid 20, but the greater the influence of gas generation to reduce the degree of vacuum. Therefore, the amount of gas present in the plurality of cavities 21 becomes irregular for each cavity 21, and thus, a dispersion occurs in the degree of vacuum of the cavity 21 after joining.
만일, 웨이퍼(10)에 형성된 각각의 캐비티(21)의 진공도에 산포가 있으면, 작동부(15)로부터 나오는 출력신호에도 산포가 발생하게 된다. 그런데, 출력신호의 산포가 너무 큰 경우에는 일부 출력신호는 일정 범위의 출력신호만을 검출할 수 있도록 설계된 검출회로로는 검출할 수 없다. 그러면, 기판단위로 각 소자마다 동일한 검출회로를 형성한 경우에 특정 소자에서는 출력신호를 검출할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 이런 경우에는 각각의 소자마다 별도의 검출회로를 구성해야 한다. 그러나, 각 소자마다 별도의 검출회로를 구성하게 되면, 반도체 가공공정을 이용하여 소자를 대량생산하는 것이 곤란하다는 문제가 생긴다.If there is a dispersion in the degree of vacuum of each cavity 21 formed in the wafer 10, the dispersion also occurs in the output signal from the operating unit 15. However, when the distribution of the output signal is too large, some output signals cannot be detected by a detection circuit designed to detect only a range of output signals. Then, in the case where the same detection circuit is formed for each device on a substrate basis, the output signal may not be detected in the specific device. Therefore, in this case, a separate detection circuit must be configured for each element. However, if a separate detection circuit is configured for each device, there is a problem that it is difficult to mass-produce devices using a semiconductor processing process.
따라서, 복수의 소자를 개별적으로 덮는 복수의 캐비티의 진공도가 균일하거나 일정 범위내의 진공도 산포를 갖도록 진공실장할 수 있는 기판단위 진공실장방법에 대한 발명의 필요성이 제기되어 왔다.Accordingly, there has been a need for an invention for a substrate unit vacuum mounting method capable of vacuum mounting such that the vacuum degree of a plurality of cavities covering a plurality of elements individually is uniform or has a vacuum degree distribution within a certain range.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기판단위로 형성된 복수의 캐비티의 진공도 산포를 최소화할 수 있는 기판단위 진공실장방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a substrate unit vacuum mounting method capable of minimizing the vacuum degree distribution of a plurality of cavities formed in a substrate unit.
또한, 본 발명이 다른 목적은 캐비티의 진공도를 용이하게 제어할 수 있는 기판단위 진공실장방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a substrate unit vacuum mounting method capable of easily controlling the degree of vacuum of the cavity.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 작동부가 기판단위로 형성된 웨이퍼와, 상기 작동부를 덮는 캐비티와 상기 작동부로 전원을 연결하는 관통홀이 기판단위로 형성된 밀봉뚜껑을 접합하는 기판단위 진공실장방법에 있어서, 밀봉뚜껑의 하면에 상기 캐비티와 관통홀을 연통하는 채널을 형성하는 단계; 밀봉뚜껑과 웨이퍼를 접합하는 단계; 및 관통홀에 대응되는 상기 웨이퍼의 표면을 금속으로 적층하여 채널을 밀폐하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판단위 진공실장방법을 제공함으로써 달성된다. 또한, 상기 채널은 상기 캐비티와 관통홀에 대응되는 웨이퍼 표면 부분이 연통되도록 웨이퍼 상면에 형성될 수 있다.The object of the present invention as described above, in the substrate unit vacuum mounting method for joining the wafer formed in the unit of the substrate, the cavity covering the operating unit and the sealing lid formed in the unit of the through hole connecting the power to the operating unit in the substrate unit Forming a channel communicating with the cavity and the through hole on a lower surface of the sealing lid; Bonding the sealing lid and the wafer; And sealing the channel by stacking the surface of the wafer corresponding to the through hole with a metal, thereby achieving the substrate unit vacuum mounting method. In addition, the channel may be formed on the upper surface of the wafer such that the portion of the wafer surface corresponding to the cavity and the through hole communicates with each other.
이때, 채널은 관통홀에 전극 금속을 박막증착할 때 증착된 전극 금속에 의해 밀폐되도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the channel is preferably sealed by the deposited electrode metal when the electrode metal thin film is deposited in the through hole.
또한, 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법은, 밀봉뚜껑과 웨이퍼를 접합한 후에 상기 관통홀을 통해 캐비티로부터 가스를 배기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention is characterized in that it further comprises the step of exhausting the gas from the cavity through the through hole after bonding the sealing lid and the wafer.
또한, 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법은, 캐비티의 가스를 배기한 후에 진공챔버의 진공도를 조절하여 캐비티의 진공도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 진공도의 조절은 플라즈마 형성가스를 사용하여 조절하는 것이 바람직하다. 이때, 플라즈마 형성가스는 Ar, N2, O2 중의 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention is characterized in that it further comprises the step of adjusting the vacuum degree of the cavity by adjusting the vacuum degree of the vacuum chamber after exhausting the gas of the cavity. Here, it is preferable to control the degree of vacuum using a plasma forming gas. At this time, it is preferable to use any one of Ar, N 2 , and O 2 as the plasma forming gas.
또한, 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법은, 채널을 밀폐하기 전에 관통홀에 대응되는 상기 웨이퍼의 표면을 다듬는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention is characterized in that it further comprises the step of trimming the surface of the wafer corresponding to the through-hole before closing the channel.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention.
도 2에는 본 발명에 의한 기판단위의 진공실장방법에 의하여 진공실장된 소자의 단면도가 도시되어 있다.2 is a cross-sectional view of a device vacuum mounted by the vacuum mounting method of the substrate unit according to the present invention.
본 발명의 특징은 작동부(105)가 형성된 웨이퍼(100)와 밀봉뚜껑(120)을 접합하는 과정에서 캐비티(121)가 외부(130), 즉 웨이퍼(100)와 밀봉뚜껑(120)을 접합하는 진공챔버 내의 진공 분위기와 연통될 수 있록 관통홀(122)과 캐비티(121) 사이에 채널(110)을 형성하는 것이다. 이 채널(110)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼(100)의 표면(103)에 관통홀(122)에 대응되는 부분(122')과 캐비티(121)에 대응되는 부분(121')을 연결하는 홈을 형성함으로써 만들 수 있다. 또는 밀봉뚜껑(120)에 캐비티(121)와 관통홀(122)을 연결하는 홈을 형성하여 채널을 만들 수도 있다. The present invention is characterized in that the cavity 121 joins the outside 130, that is, the wafer 100 and the sealing lid 120 in the process of bonding the wafer 100 and the sealing lid 120 on which the operation unit 105 is formed. The channel 110 is formed between the through hole 122 and the cavity 121 so as to be in communication with the vacuum atmosphere in the vacuum chamber. As shown in FIGS. 3 and 4, the channel 110 includes a portion 122 ′ corresponding to the through hole 122 and a portion 121 corresponding to the cavity 121 on the surface 103 of the wafer 100. It can be made by forming a groove connecting the '). Alternatively, a channel may be formed by forming a groove connecting the cavity 121 and the through hole 122 in the sealing lid 120.
이와 같이 채널(110)이 형성된 웨이퍼(100)와 밀봉뚜껑(120)을 진공챔버에서 양극 접합을 하면, 캐비티(121)와 진공챔버가 연통되어 있으므로 접합공정 중에 캐비티(121)는 진공챔버와 동일한 진공을 유지하게 된다. 따라서, 웨이퍼(100)에 형성된 복수의 작동부(105)를 덮는 모든 캐비티(121)의 진공도가 진공챔버의 진공도와 동일하게 유지된다. 또한, 접합력을 높이기 위해 접합 온도를 올리거나 접합 시간을 길게 유지하는 경우에도 접합과정에서 캐비티(121) 표면이나 웨이퍼(100)와 밀봉뚜껑(120) 내부로부터 발생한 가스들이 채널(110)과 관통홀(122)을 통해 외부(130), 즉 진공챔버로 빠져나가므로 캐비티(121)의 진공은 진공챔버의 진공도로 유지되게 된다. 따라서, 하나의 웨이퍼(100)에 형성된 복수의 소자를 덮는 복수의 캐비티(121)들 사이에 진공도 산포가 발생하지 않는다. 특히, 진공챔버의 진공도와 캐비티(121)의 진공도가 거의 동일하게 유지되므로 진공챔버의 진공도를 조절함으로써 캐비티(121)의 진공도를 사용자가 원하는 대로 조정할 수 있다.As described above, when the wafer 100 having the channel 110 formed thereon and the sealing lid 120 are bonded to each other in the vacuum chamber, the cavity 121 and the vacuum chamber are in communication with each other. Therefore, the cavity 121 is the same as the vacuum chamber during the bonding process. Maintain a vacuum. Therefore, the degree of vacuum of all the cavities 121 covering the plurality of operating portions 105 formed on the wafer 100 is maintained the same as the degree of vacuum of the vacuum chamber. In addition, even when the bonding temperature is increased or the bonding time is maintained to increase the bonding force, gases generated from the surface of the cavity 121 or the inside of the wafer 100 and the sealing lid 120 during the bonding process are formed in the channel 110 and the through hole. The vacuum of the cavity 121 is maintained at the vacuum degree of the vacuum chamber because it exits to the outside 130, that is, the vacuum chamber through the 122. Therefore, the vacuum degree dispersion does not occur between the plurality of cavities 121 covering the plurality of elements formed in one wafer 100. In particular, since the vacuum degree of the vacuum chamber and the vacuum degree of the cavity 121 are kept substantially the same, the degree of vacuum of the cavity 121 can be adjusted as desired by the user by adjusting the vacuum degree of the vacuum chamber.
이와 같은 소자의 기판단위 진공실장방법을 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 5, the substrate unit vacuum mounting method of the device is described in detail as follows.
먼저, 웨이퍼(100)의 표면인 가공층(103)에 특정한 기능을 하는 작동부(105)를 갖는 소자를 기판단위로 형성하고, 작동부(105)가 동작할 수 있는 공간인 캐비티(121)와 소자에 전원을 연결할 관통홀(122)이 형성된 밀봉뚜껑(120)을 기판단위로 가공한다. 여기서, 웨이퍼(100)는 특정 기능을 하는 소자가 형성되는 가공층(103)과 가공층(103)을 베이스판(101)과 절연시키는 절연층(102) 및 소자를 지지하는 역할을 하는 베이스판(101)으로 구성된다. 그리고, 밀봉뚜껑(120)은 실리콘(silicon) 웨이퍼나, 유리(glass) 웨이퍼, 또는 산화실리콘(SiO2) 웨이퍼 등의 재료를 사용하여 형성한다. 이때, 웨이퍼의 가공층(103)이나 밀봉뚜껑(120) 중의 어느 한 곳에 웨이퍼와 밀봉뚜껑을 접합한 후에도 캐비티(121)와 관통홀(122)을 연통시키는 채널(110)을 형성한다(S10). 웨이퍼 가공층(103)에 채널(110)이 형성된 예가 도 3과 도 4에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 웨이퍼의 가공층(103)에 밀봉뚜껑(120)의 관통홀(122)과 접할 부분(122')과 캐비티(121)와 접할 부분(121')을 연결하는 채널(110)이 형성되어 있다. 따라서, 밀봉뚜껑(120)과 웨이퍼(100)가 접합된 경우에도 도 3에 도시된 바와 같이 관통홀(122)과 캐비티(121)는 채널(110)을 통해 서로 연통되게 된다. 밀봉뚜껑(120)에 채널을 형성하는 경우에는 밀봉뚜껑(120)에 관통홀(122)과 캐비티(121)를 바로 연결하는 홈이 형성된다(미도시).First, an element having an operating unit 105 having a specific function on a processing layer 103, which is a surface of the wafer 100, is formed in a unit of a substrate, and the cavity 121, which is a space in which the operating unit 105 can operate, is formed. And a sealing lid 120 having a through hole 122 for connecting a power source to the device. Here, the wafer 100 includes a processing layer 103 in which an element having a specific function is formed and an insulating layer 102 that insulates the processing layer 103 from the base plate 101, and a base plate serving to support the element. It consists of 101. The sealing lid 120 is formed using a material such as a silicon wafer, a glass wafer, or a silicon oxide (SiO 2 ) wafer. At this time, even after bonding the wafer and the sealing lid to any one of the processing layer 103 or the sealing lid 120 of the wafer, a channel 110 for communicating the cavity 121 and the through hole 122 is formed (S10). . An example in which the channel 110 is formed in the wafer processing layer 103 is shown in FIGS. 3 and 4. Referring to the drawings, a channel 110 connecting a portion 122 'to contact the through hole 122 of the sealing lid 120 and a portion 121' to contact the cavity 121 in the processing layer 103 of the wafer. Is formed. Therefore, even when the sealing lid 120 and the wafer 100 are bonded, the through hole 122 and the cavity 121 are in communication with each other through the channel 110, as shown in FIG. 3. When the channel is formed in the sealing lid 120, a groove is formed in the sealing lid 120 to directly connect the through hole 122 and the cavity 121 (not shown).
이어서, 웨이퍼(100)와 밀봉뚜껑(120)을 접합한다. 이때, 웨이퍼(100)와 밀봉뚜껑(120)의 접합은 양극 접합(anodic bonding)방법외에 지금까지 공지된 여러가지 접합방법이 사용될 수 있다. 접합공정에서는 접합온도가 높기 때문에 클린(clean)공정 후에도 웨이퍼(100)나 밀봉뚜껑(120)에 잔류하는 수분이나 먼지등이 기화하여 가스(gas)가 생성되어 캐비티(121)로 모이게 된다. 또는 웨이퍼(100)나 밀봉뚜껑(120)의 재료의 성질에 따라 재료 내부에 존재하였던 가스들이 온도가 상승함에 따라 외부로 나와 캐비티(121)에 모이게 된다. 그러면, 캐비티(121)에 모인 가스들은 도 6에 도시된 바와 같이 채널(110)과 관통홀(122)을 통해 외부(130), 즉 진공챔버로 빠져 나가게 된다. 따라서, 캐비티(121)의 진공도는 진공챔버의 진공도와 동일하게 유지된다.Subsequently, the wafer 100 and the sealing lid 120 are bonded to each other. At this time, the bonding of the wafer 100 and the sealing lid 120 may be used a variety of bonding methods known so far in addition to the anodic bonding (anodic bonding) method. In the bonding process, since the bonding temperature is high, moisture or dust remaining on the wafer 100 or the sealing lid 120 may be vaporized even after a clean process to generate gas and collect into the cavity 121. Alternatively, the gases that existed in the material according to the properties of the material of the wafer 100 or the sealing lid 120 come out of the material and collect in the cavity 121 as the temperature increases. Then, the gases collected in the cavity 121 exit the outside 130, that is, the vacuum chamber, through the channel 110 and the through hole 122 as shown in FIG. 6. Therefore, the vacuum degree of the cavity 121 is kept the same as the vacuum degree of the vacuum chamber.
이때, 캐비티(121)에 모인 가스를 완전하게 제거하기 위하여 펌프등을 이용하여 강제로 가스를 배기하는 공정을 더 추가 할 수 있다.In this case, in order to completely remove the gas collected in the cavity 121, a process of forcibly exhausting the gas by using a pump or the like may be further added.
이어서, 진공챔버의 진공도를 조절하여 캐비티(121)의 진공도를 조절한다. 캐비티(121)와 진공챔버가 관통홀(122)과 채널(110)을 통해 서로 연통되어 있으므로 진공챔버의 진공도를 조절하여 캐비티(121)의 진공도를 조절할 수 있다. 그리고, 진공챔버의 진공도 조절은 플라즈마 형성가스를 사용하여 조절할 수 있다. 이때, 플라즈마 형성가스는 Ar, N2, O2 중의 어느 한 가지를 사용하는 것이 바람직하다.Subsequently, the degree of vacuum of the cavity 121 is adjusted by adjusting the degree of vacuum of the vacuum chamber. Since the cavity 121 and the vacuum chamber communicate with each other through the through hole 122 and the channel 110, the vacuum degree of the cavity 121 may be adjusted by adjusting the vacuum degree of the vacuum chamber. In addition, the vacuum degree control of the vacuum chamber may be controlled using a plasma forming gas. At this time, it is preferable to use any one of Ar, N 2 , and O 2 as the plasma forming gas.
다음으로 관통홀(122)의 하부 웨이퍼면(122', 도 4)을 다듬질한다. 이 다듬질은 증착 에너지원인 RF(Radio Frequency)나 이온빔(Ion Beam)등으로 전극 금속이 입혀지는 웨이퍼면(122')을 다듬어 줌으로써 후에 증착공정에서 금속의 접착을 좋게 할 수 있다.Next, the lower wafer surface 122 ′ (FIG. 4) of the through hole 122 is polished. This finishing can improve the adhesion of the metal during the deposition process by trimming the wafer surface 122 'on which the electrode metal is coated by RF (Ion Beam), ion beam, or the like as a deposition energy source.
이어서, 관통홀(122)의 전극(123)을 만드는 공정인 박막증착공정에서 금속을 증착하면, 관통홀(122)과 채널(110) 사이에 생긴 틈새가 증착된 금속에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐된다. 이때, 별도의 공정을 통해 관통홀(122)과 채널(110) 사이에 생긴 틈새를 밀폐하고 그 위에 관통홀(122)의 전극(123)을 형성하는 공정도 가능하지만, 관통홀(122)의 전극형성공정을 통해 틈새를 밀폐하는 것이 바람직하다.Subsequently, when the metal is deposited in the thin film deposition process, which is a process of making the electrode 123 of the through hole 122, the gap formed between the through hole 122 and the channel 110 is deposited by the metal shown in FIG. As sealed. In this case, a process of sealing the gap formed between the through hole 122 and the channel 110 through a separate process and forming the electrode 123 of the through hole 122 may be possible. It is desirable to seal the gap through the electrode forming process.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법에 따르면, 접합공정 중이나 접합이 완료된 후 캐비티와 진공챔버가 채널과 관통홀을 통해 연통되므로 캐비티의 진공도를 진공챔버의 진공도와 거의 유사하게 일치시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼 상에 기판단위로 형성된 복수의 캐비티의 진공도가 진공챔버의 진공도와 동일하게 유지되므로 복수의 캐비티 사이의 진공도 산포가 없게 된다.As described above, according to the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention, the cavity and the vacuum chamber communicate with each other through the channel and the through hole during the bonding process or after the bonding is completed, so that the vacuum degree of the cavity almost matches the vacuum degree of the vacuum chamber. You can. Therefore, the vacuum degree of the plurality of cavities formed on the wafer in units of substrates is kept the same as that of the vacuum chamber, so that there is no dispersion between the plurality of cavities.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법에 의하면, 캐비티의 진공도를 진공챔버의 진공도와 동일하게 조절할 수 있기 때문에, 복수의 캐비티의 진공도는 진공챔버의 진공도와 거의 동일하게 된다. 따라서, 복수의 캐비티 사이의 진공도 산포는 최소화된다.As described above, according to the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention, since the vacuum degree of the cavity can be adjusted to be equal to the vacuum degree of the vacuum chamber, the vacuum degrees of the plurality of cavities become almost equal to the vacuum degree of the vacuum chamber. Thus, the degree of vacuum spread between the plurality of cavities is minimized.
또한, 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법에 의하면, 진공챔버의 진공도를 조절함으로써 캐비티의 진공도를 용이하게 조절할 수 있다.Further, according to the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention, the vacuum degree of the cavity can be easily adjusted by adjusting the vacuum degree of the vacuum chamber.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Such changes are intended to fall within the scope of the claims.
도 1은 종래의 기판단위 진공실장방법에 의해 실장된 소자를 나타내 보인 부분단면도,1 is a partial cross-sectional view showing a device mounted by a conventional substrate unit vacuum mounting method,
도 2는 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법에 의해 진공실장된 소자를 나타내 보인 부분단면도,2 is a partial cross-sectional view showing a device vacuum mounted by the substrate unit vacuum mounting method according to the present invention;
도 3은 도 2의 진공실장된 소자에 있어서, 관통홀이 밀폐재로 증착되기 전의 상태를 나타내 보인 부분단면도,3 is a partial cross-sectional view showing the state before the through-hole is deposited with a sealing material in the vacuum-mounted device of FIG.
도 4는 도 2의 웨이퍼에 형성된 채널의 일예를 나타내 보인 부분평면도,4 is a partial plan view showing an example of a channel formed in the wafer of FIG.
도 5는 본 발명에 의한 기판단위 진공실장방법을 나타내 보인 순서도,5 is a flowchart showing a substrate unit vacuum mounting method according to the present invention;
도 6은 도 3의 웨이퍼와 밀봉뚜껑을 접합할 때 캐비티의 가스가 진공챔버로 방출되는 상태를 나타내 보인 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a state in which gas of the cavity is discharged into the vacuum chamber when the wafer and the sealing lid of FIG. 3 are bonded to each other.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100; 웨이퍼 101; 베이스판100; Wafer 101; Base plate
102; 절연층 103; 가공층102; Insulating layer 103; Processing layer
105; 작동부 110; 채널105; Actuator 110; channel
120; 밀봉뚜껑 121; 캐비티120; Sealing lid 121; Cavity
122; 관통홀 123; 전극층122; Through-hole 123; Electrode layer
130; 외부, 진공챔버내측130; Outside, inside vacuum chamber
Claims (9)
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| KR20030011809A KR100495008B1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Wafer level vacuum packaging method |
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| KR20030011809A KR100495008B1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Wafer level vacuum packaging method |
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