面内高周波フィードスルーによる金属接合ウェハレベルMEMSパッケージング技術―厚いAu膜フィードスルーの気密性と高周波特性―

カテゴリ: 論文誌(論文単位)

グループ名: 【E】センサ・マイクロマシン部門

発行日: 2018/10/01

タイトル(英語): Metal-Bonding-Based Hermetic Wafer-Level MEMS Packaging Technology Using In-Plane Feedthrough―Hermeticity and High Frequency Characteristics of Thick Gold Film Feedthrough―

著者名: 森山　雅昭（東北大学マイクロシステム融合研究開発センター／東北大学 大学院工学研究科），鈴木　裕輝夫（東北大学マイクロシステム融合研究開発センター），戸津　健太郎（東北大学マイクロシステム融合研究開発センター），平野　栄樹（東北大学マイクロシステム融合研究開発センター），田中　秀治（東北大学マイクロシステム融合研究開発センター／東北大学 大学院工学研究科）

著者名(英語): Masaaki Moriyama (Micro System Integration Center, Tohoku University/Graduate School of Engineering, Tohoku University), Yukio Suzuki (Micro System Integration Center, Tohoku University), Kentaro Totsu (Micro System Integration Center, Tohoku University),

キーワード: ウェハレベルパッケージング，フィードスルー，RF MEMS，ALD（Atomic Layer Deposition），金属接合　　wafer-level packaging，feedthrough，RF MEMS，ALD (Atomic Layer Deposition)，metal bonding

要約(英語): Au-Au-bonding-based wafer-level vacuum packaging technology using in-plane feedthrough of thick Au signal lines was developed for RF MEMS. Compared with conventional technology based on glass frit bonding, the developed technology is advantageous in terms of smaller width of sealing frames, lower process temperature and smaller amount of degas. To guarantee the hermetic sealing, the adhesion between the thick Au lines and a SiOx dielectric frame is improved by an Al₂O₃ interlayer by ALD (Atomic Layer Deposition). The steps of the dielectric frame above the thick Au lines are absorbed by an electroplated Au seal ring planarized by fly cutting. The thermocompression bonding of the Au seal rings of 20～100 μm width was done at 300℃. A cavity pressure of about 500 Pa or lower was measured by “zero balance method” using Si diaphragms. Vacuum sealing was maintained for more than 19 months, and the leak rate is less than 8×10^-16 Pa m³/s. The isolation of open signal lines was measured up to 10 GHz for different designs of the sealing ring and SiOx dielectric frame. The influence of the in-plane feed through to the isolation is as low as 2～3 dB, if the width of the sealing ring is 20 μm and the thickness of SiOx dielectric frame is larger than 10 μm. The developed wafer-level packaging technology is ready for applications to an RF MEMS switch.

本誌: 電気学会論文誌E（センサ・マイクロマシン部門誌） Vol.138 No.10 （2018）特集：社会インフラセキュリティのためのセンサシステム

本誌掲載ページ: 485-494 p

原稿種別: 論文／日本語

電子版へのリンク: https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejsmas/138/10/138_485/_article/-char/ja/