【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TU0141
利用課題名 / Title
FIBと真空チャンバーを用いたウェハレベルパッケージされたリゾネータMEMSの特性評価
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
Silicon migration seal, Wafer-level vacuum packaging, Resonater MEMS,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,集束イオンビーム/ Focused ion beam
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
鈴木 裕輝夫
所属名 / Affiliation
東北大学 工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
根本展聡
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
竹中佳生
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ウェハレベル高真空封止技術としてシリコンマイグレーションシールを研究開発している。静電駆動式音叉型MEMS共振子をCAPウェハで蓋をし、内部MEMS共振子の犠牲層をエッチングリリースしたのちシリコンマイグレーション現象により封止を行う。内部の水素は中温度帯で拡散排出し高真空を得る。今回、内部の真空度を同定するために封止したCAPにFIBで貫通孔を開け、真空チャンバー内で振動子の振動エネルギーQ値を評価することを目的とした。
実験 / Experimental
FIBでCAP Siに深さ100μm、開口サイズ25X25μmの貫通孔を形成した。FIBの開口径が小さいと加工形状のテーパー角の影響で貫通しない。また、貫通を判断する方法としてSEM像の見え方の変化を有効に使用した。
結果と考察 / Results and Discussion
FIBで貫通孔を開けるとき、イオンチャージに起因する内部MEMS の張り付き不良が発生した。FIBの条件を検討すると共に、サンプルの導電性を高める構造とすることでFIB後に内部MEMS共振子の特性を評価することに成功した。FIB加工面とMEMSウェハは構造的に絶縁されているので、FIB加工面のCAP Si wafer上に電極パッドをあらたに設け、ワイヤボンディングで基板と電気的に接続することが有効に作用したと考えている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
竹中佳生氏に高度なFIB加工の指導と技術支援があり，本研究が大きく進展しました。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Muhammad Jehanzeb Khan, Mems Resonator Vacuum-Sealed by Silicon Migration and Hydrogen Outdiffusion, 2023 IEEE 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), , 661-664(2023).
DOI: 10.1109/MEMS49605.2023.10052449
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Tianjiao Gong, Investigation of Vapor HF Sacrificial Etching Characteristics Through Submicron Release Holes for Wafer-Level Vacuum Packaging Based on Silicon Migration Seal, Journal of Microelectromechanical Systems, 32, 389-397(2023).
DOI: 10.1109/JMEMS.2023.3281854
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Tianjiao Gong, Characterization of plasma-activated, thermally-annealed Si-SiO2 direct bond strength for vapor HF etching, Sensors and Actuators A: Physical, 363, 114691(2023).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2023.114691
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 第71回応用物理学会春季学術講演会のシンポジウム 招待講演 「シリコンマイグレーションシール(SMS) ウェハレベル高真空封止技術」
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件