表面活性化：シーケンシャルプラズマプロセス
出典: finemems
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表面活性化手法とは，常温で材料表面に高い結合エネルギーを付与するために行うArイオンビーム・中性原子ビーム・プラズマ照射などの物理的衝撃(エッチング)表面清浄化プロセス全般を指す．常温で強固な材料間直接接合を得るためには，材料の結晶構造(結合状態)に適合した活性化手法を選択する事が必要である．ガラスなどの共有結合性結晶や，レーザー素子材料に用いられるようなイオン結合性結晶は，ビーム照射プロセスにより新生面を創製したときの表面電子分布密度が局在化しているため，表面間を近接させても金属のように電子の相互移動が発生しにくく，結合力に寄与しにくい．したがって，膜厚や導電性などの特性を制御可能な化学種で清浄表面を修飾し，それを介したような接合を行う必要がある．例えば，酸素RIEとmicrowave窒素プラズマ照射のシーケンシャルな使用により表面にごく薄い窒酸化膜を形成し，大気中に暴露する事で水分子を吸着させ，それを介して直接接合を得る「シーケンシャルプラズマプロセス」が提案されている．この方法は常温で材料間の密着が得られるため，MEMSデバイスのガラス材料によるウエハレベルシーリングに非常に適合性が高い．図は，シーケンシャルプラズマ活性化接合手法によって接合した石英ガラスウエハの全体像である．接合は全て常温大気中ので行った．接合基板(OH<100ppm)に対して引張試験を行ったところ，約15MPaの接合強度を示し，多くの場合で界面ではなく母材や接着剤から剥離が生じた．常温接合材料の破断はしばしば材料内部に導入されたクラックなどの拡大によって発生するので，測定値は実際の界面の接合強度より小さい可能性が高い．また，接合基板(OH<100ppm)に対してアニール処理を行ったところ，600℃の加熱によって接合強度が約23MPaまで向上することが確認された．
対象材料
共有結合性材料，イオン結合性材料
装置
条件
禁則事項
留意事項
文献情報，参考文献
M. M. R. Howlader, S. Suehara, T. Suga, "Room temperature wafer level glass-glass bonding", Sensors and Actuators A 127 (2006) 31.
