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MEMS 패키징 및 접합 기술의 최근 기술 동향

Recent Trends of MEMS Packaging and Bonding Technology

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.24 no.4, 2017년, pp.9 - 17  

좌성훈 (Graduate School of NID Fusion Technology, Seoul National University of Science and Technology) ,  고병호 (Dept. Of Manufacturing System and Design Engineering, Seoul National University of Science and Technology) ,  이행수 (Department of Mechanical Engineering, Ulsan College)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In these days, MEMS (micro-electro-mechanical system) devices become the crucial sensor components in mobile devices, automobiles and several electronic consumer products. For MEMS devices, the packaging determines the performance, reliability, long-term stability and the total cost of the MEMS devi...

주제어

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문제 정의

  • 직접 접합공정으로 퓨전 본딩(fusion bonding) 및 anodic bonding이 있으며, 중간층을 사용하는 접합공정으로 glass frit bonding, eutectic bonding, diffusion bonding 및 adhesive bonding이 있다. 본 논문에서는 이러한 접합 공정의 장단점을 분석하고, 사용 사례 및 향후의 개발 방향에 대해서 설명하고자 한다.
  • 본 논문에서는 최근 빠르게 변화하고 있는 MEMS 센서 및 MEMS 패키지 기술의 국내외 산업 및 기술동향에 대해서 간략히 소개하고, 특히 MEMS 패키지의 핵심 기술인 MEMS 본딩 기술의 최근 동향에 대해서 소개하고자 한다.

가설 설정

  • 표면 처리가 끝난 기판을 상온에서 접촉시키면 Van der Waals 또는 수소결합(hydrogen bond)에 의해 자발적으로 접합되며(spontaneous bonding), 이를 silanol 접합이라고 한다.3) 이러한 초기접합은 접합력은 작지만, 두 기판의 위치를 고정시키기에 충분하다. 이후 고온에서 어닐링 공정을 진행하면 dehydration이 발생하여 수소는 수증기로 제거되며, 실리콘과 실리콘 사이에는 siloxane (Si-O-Si)의 네트워크가 형성되면서 기판이 접합된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Direct bonding은 무엇인가? Direct bonding(직접접합) 기술은 1960년도 초에 개발된 이래 많은 발전과 더불어 현재 여러 분야에서 활용되고 있다. Direct bonding 기술은 접착제나 중간 삽입층(intermediate layer)을 사용하지 않고 두 표면 사이의 접합력을 향상시켜 두 표면을 접합하는 기술로서 주로 실리콘과 실리콘을 직접 접합하는 공정이며, 퓨전 본딩(fusion bonding), 웨이퍼 본딩 등으로 다양하게 불려진다.3) Direct bonding이 가장 많이 사용되는 공정으로는 silicon on insulator (SOI) 웨이퍼 제작 공정이며, MEMS 소자 공정, 반도체 적층 공정 등에도 사용되고 있으며, 최근에는 반도체 패키지의 일종인 3-D TSV 공정에도 활용되고 있으며4,5), 동종 기판이 아닌 이종 기판의 접합에도 많이 활용되고 있다.
Direct bonding 방법은 어떻게 구분할 수 있나? Direct bonding은 실리콘의 표면 처리 상태에 따라 친수성 표면(hydrophilic surface) 또는 소수성 표면(hydrophobic surface)을 사용하는 방법으로 구분할 수 있다. 그러나 두 방법은 표면 처리된 실리콘을 상온에서 접촉시켜 Van der Waals 힘으로 접합시키고, 고온에서 어닐링(annealing) 하여 접합부를 형성시키는 공통점을 가지고 있다.
Direct bonding의 두 방법의 공통점은 무엇인가? Direct bonding은 실리콘의 표면 처리 상태에 따라 친수성 표면(hydrophilic surface) 또는 소수성 표면(hydrophobic surface)을 사용하는 방법으로 구분할 수 있다. 그러나 두 방법은 표면 처리된 실리콘을 상온에서 접촉시켜 Van der Waals 힘으로 접합시키고, 고온에서 어닐링(annealing) 하여 접합부를 형성시키는 공통점을 가지고 있다. 친수성 접합을 위해서는 표준 RCA 세정 후에 바로 접합을 행함으로써 이루어지며, 소수성 표면을 얻기 위해서는 접합이전에 불산에 담그는 과정이 필요하다.
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참고문헌 (24)

  1. S. H. Choa, "Reliability of Vacuum Packaged MEMS Gyroscopes", Microelectronics Reliability, 45, 361 (2005). 

  2. Y. H. Cho, S. E. Kim, S. D Kim, "Wafer Level Bonding Technology for 3D Stacked IC", J. Microelectron. Packag. Soc., 20(1), 7 (2013). 

  3. M. Shimbo, K. Furukawa, K. Fukuda, and K. Tanzawa, "Silicon-to-silicon Direct Bonding Method", J. Appl. Phys. 60, 2987 (1986). 

  4. C. T. Ko, and K. N. Chen, "Low Temperature Bonding Technology for 3D Integration", Microelectronics Reliability, 52, 302 (2012). 

  5. J. H. Lee, J. Y. Song, Y. K. Lee, T. H. Ha, C.-W Lee, and S. M. Kim, "ISB Bonding Technology for TSV (Through-Silicon Via) 3D Package", J. Korean Soc. Precis. Eng., 31(10), 857 (2014). 

  6. V. Lehmann, K. Mitani, R. Stengl, T. Mii, and U. Gosele, "Bubble-free Wafer Bonding of GaAs and InP on Silicon in a Microcleanroom", Jpn. J. Appl. Phys. Part 2, 28(12), 2141 (1989). 

  7. Z. X. Xiong, and J. P. Raskin, "Low-temperature Wafer Bonding: a Study of Void Formation and Influence on Bonding Strength", J. Microelectromech. Syst., 14(2), 368 (2005). 

  8. Q. Y. Tong, W. J. Kim, T. H. Lee, and U. Gosele, "Low Vacuum Wafer Bonding", Electrochem. Solid-State Lett., 1(1), 52 (1998). 

  9. G. L. Sun, J. Zhan, Q. Y. Tong, S. J. Xie, Y. M. Cai, and S. J. Lu, "Cool Plasma Activated Surface in Silicon Wafer Direct Bonding Technology", Le Journal de Physique Colloques, 49(C4), 79 (1988). 

  10. M. Reiche, K. Gutjahr, D. Stolze, D. Burcyk, and M. Petzold, "The Effect of Plasma Pretreatment on the Si/Si Bonding Behavior", Electrochem. Soc. Proc., pp.437-444 (1997). 

  11. C. S. Tan, A. Fan, K. N. Chen, and R, Rief. "Low-temperature Thermal Oxide to Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition Oxide Wafer Bonding for Thin-film Transfer Application", Appl. Phys. Lett., 82, 2649 (2003). 

  12. W. George, and P. I. Daniel "Field Assisted Glass-metal Sealing", J. Appl. Phys, 40(10), 3946 (1969). 

  13. R. Hayashi, M. Mohri, N. Kidani, A. Okada, D. Nakamura, and A. Saiki, "Development of New Anodically-bondable Material and Feed-through Substrate with High Bending Strength and Fracture Toughness", Proc. 28th IEEJ Sensor Symposium, Tokyo, 93 (2011). 

  14. S. W. Choi, W. B. Choi, Y. H. Lee, B. K Ju, S. M. Young, and B. H. Kim, "The Analysis of Oxygen Plasma Pretreatment for Improving Anodic Bonding", J. Electrochem. Soc., 149(1), G8 (2002). 

  15. S. Toshihito, and E. Masayosh, "Circuit Damage by Anodic Bonding", Tech Report IEEJ, ST-92-7, 9 (1992). 

  16. K. Schjolberg-Henriksen, J. A. Plaza, J. M. Rafi, J. Esteve, F. Campabadal, J. Santander, G. U. Jensen, and A. Hanneborg, "Protection of MOS Capacitors During Anodic Bonding", J. Micromech. Microeng., 12, 361 (2002). 

  17. K. Schjolberg-Henriksen, G. U. Jensen, A. Hanneborg, and H. Jakobsen, "Sodium Contamination of SiO2 Caused by Anodic Bonding", J. Micromech. Microeng., 13, 845 (2003). 

  18. Q. Wang, W. B Kim; S. H. Choa, K. D. Jung, J. S. Hwang; M. C. Lee, C. Y. Moon, and I. S. Song, "Application of Au-Sn Eutectic Bonding in Hermetic Rf MEMS Wafer Level Packaging", J. Microelectron. Packag. Soc., 12(3), 197 (2005). 

  19. S. Sood, S. Farrens, R. Pinker, J. Xie, and W. Catabay, "Al-Ge Eutectic Wafer Bonding and Bond Characterization for CMOS Compatible Wafer Packaging", ECS Transactions, 33(4), 93 (2010). 

  20. C. H. Tsau, S. M. Spearing, and M. A. Schmidt, "Characterization of Wafer-Level Thermocompression Bonds", J. Microelectromech. Systems., 13(6), 963 (2004). 

  21. K. N. Chen, C. S. Tan, A. Fan, and R. Reif, "Morphology and Bond Strength of Copper Wafer Bonding", Electrochem. Solid-State Lett., 7(1), G14 (2004). 

  22. C. H. Yun, J. R. Martin, L. Chen, and T. J. Frey, "Wafer Bonding with Metal Layers for MEMS Applications", ECS Transactions, 16(8), 117 (2008). 

  23. C. Cetintepe, E. S. Topalli, S. Demir, O. A. Civi, and T. Akin, "A Fabrication Process Based on Structural Layer Formation Using Au-Au Thermocompression Bonding for RF MEMS Capacitive Switches and Their Performance", International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 6(5), 473 (2014). 

  24. C. S. Tan, D. F. Lim, X. F. Ang, J. Wei, and K. C. Leong, "Low Temperature CuACu Thermo-compression Bonding with Temporary Passivation of Self-assembled Monolayer and Its Bond Strength Enhancement", Microelectronics Reliability, 52, 321 (2012). 

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