ウェーハボンディング

6 Technologiesボンディング方式

<< 10⁻⁸ atm·cc/s気密封止

RT–1100°C温度範囲

< 2μmアライメント精度

概要

ウェーハボンディングは2枚のウェーハを恒久的に接合し、気密封止、3D積層構造、異種材料統合を実現する重要なプロセスです。GINECHIPは、室温直接接合から真空密閉MEMS封止用高温金属拡散接合まで、6種類のボンディング技術を提供します。

シリコン-ガラス陽極接合、SOI基板製造用融着接合、気密MEMSパッケージング用共晶接合、低温異種統合用接着接合、超高真空キャビティ用金属拡散接合まで、ISOクラス5クリーンルームのボンディングプラットフォームが信頼性の高い結果を提供します。

ボンディング技術

陽極接合（Si-ガラス）

高電圧（400～1200V）電界支援によるシリコン-ホウケイ酸ガラス（Pyrex、Borofloat 33）接合。気密・永久接合、中間層不要。300～450°Cプロセス。圧力センサーや加速度計に最適。

Materials: Si to borosilicate (Pyrex®)Temperature: 300–500°CVoltage: 400–1000V DCVacuum: < 10⁻⁴ mbarBond strength: 10–20 MPaWafer: 100mm–200mm

融着接合（Si-Si、SOI）

表面活性化（プラズマまたはRCA-1洗浄）後の高温アニール（800～1100°C）による直接Si-Si接合。原子スケールの接合強度。SOI製造、3Dメモリ積層、裏面照射型CMOSイメージセンサー用。

Materials: Si–Si, Si–SiO₂, SiO₂–SiO₂Pre-bond: RT, ambient or vacuumAnneal: 800–1100°CSurface: Ra < 0.5nm requiredBond strength: bulk Si fractureWafer: 100mm–200mm

共晶接合（Au-Si、Au-Sn、Cu-Sn）

精密温度で液相共晶を形成する金属合金接合（Au-Si 363°C、Au-Sn 280°C、Cu-Sn 227～415°C）。電気的相互接続付き気密封止。MEMSウェーハレベルパッケージ、RFデバイスキャッピング。

Systems: Au–Si (363°C), Au–Sn (280°C)Al–Ge (420°C)Application: pressure + temperatureHermetic seal: < 10⁻⁸ atm·cc/s HeBond frame: lithographically definedWafer: 100mm–200mm

接着接合（ポリマー）

BCB、SU-8、ポリイミド、UV硬化エポキシを使用した低温（< 200°C）ポリマー接合。温度感受性材料対応。粗さ許容（最大2μm）。3D異種統合、CMOS-MEMS統合、一時キャリア接合。

Systems: Cu–Cu, Au–Au, Al–AlTemperature: 200–400°CPressure: 20–100 MPaAtmosphere: N₂ or forming gas (Au)Bond interface: < 50nm void-freeWafer: 100mm–300mm

金属拡散接合（Cu-Cu、Al-Al）

制御された圧力と還元雰囲気下での高温（300～400°C）固相原子拡散。超清浄、サブnm粗さ表面が必要。超高真空MEMSキャビティ、TSV相互接続付き3D-ICウェーハスタッキング。

Adhesives: BCB, SU-8, PI, epoxyTemperature: RT–250°CPressure: 0.1–1 MPaTolerates roughness, topographyBond line: 1–50μmWafer: 100mm–300mm

ガラスフリット接合

400～450°Cでのスクリーン印刷低融点ガラスペースト接合。厚い接合線（5～20μm）。高粗さ許容。電気フィードスルー互換性を備えたMEMS慣性・圧力センサー用コスト効率の高い気密パッケージング。

Adhesives: thermoplastic, UV-curableCarrier: Si or glass waferTemperature: 150–250°C (thermal)Laser: 308nm or 355nm releaseThickness tolerance: ±2μm TTVWafer: 100mm–300mm

代表的な用途

MEMS封止と真空パッケージ

慣性センサー、RF MEMSスイッチ、マイクロミラーの気密ウェーハレベル封止。mTorrから大気圧までの制御キャビティ圧力での陽極・共晶接合。

SOI・エンジニアリング基板製造

融着接合+グラインドバックとSmart CutプロセスによるSOI基板製造。デバイス層50nm～100μm、BOX層0.1～2μm。200mmおよび300mm。

3D ICと異種統合

ウェーハ間またはダイ-ウェーハ3D積層のための金属拡散（Cu-Cu）および接着接合。TSV互換。メモリ-オン-ロジック、CIS積層、インターポーザ接合。

圧力センサーとマイクロ流体

絶対圧・差圧センサー用陽極Si-ガラス接合。共振圧力センサー用融着接合。媒体適合センサー用ガラスフリット接合。真空から基準圧力充填までのキャビティ圧力制御。

光学MEMSとフォトニクス

フォトニック集積回路統合用低温接着接合。レーザーダイオード・VCSELパッケージング用共晶接合。DMD・マイクロミラーアレイ用光学窓付き気密封止。

RF・mmWaveデバイスパッケージ

低損失RF相互接続用共晶Au-Sn接合。高熱伝導ダイアタッチ用金属拡散接合。集積アンテナ・導波路構造付きウェーハレベルパッケージ。

ボンディング品質と計測

接合後計測：走査型超音波顕微鏡（SAM）によるボイド検出、IR透過イメージングによる界面検査、MIL-STD-883準拠引張/せん断試験、断面SEMによる界面微細構造分析。

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