表面活性化：金属薄膜を介したウエハ低温接合
出典: finemems
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本研究ではSiの低温接合を実現するために，Au薄膜を介在させたウエハ接合と表面活性化を用いたSiの直接ウエハ接合を行い，両者の接合特性を比較し，その得失を明らかにした．また表面粗さ／接合真空度／ローリング処理などの接合パラメータが接合に与える影響について調べ，Au薄膜の塑性変形の効果について検証し，以下の知見を得た．
(1)表面粗さの影響
鏡面加工Siウエハ接合ではRMSが0.7nm以上に達すると接合強度の低下が確認され，RMSが1.0nmに達すると強度はほとんど得られなかった．一方，100nmのAu薄膜を介させた場合RMSが7nmでも常温接合が可能であることが示された．
(2)真空度の影響
Si-Si接合の接合強度は接合前の真空度に著しく依存し，5x10-6Pa以下の高真空中では強固な接合が得られるものの，4.5x10-4Paより悪化した環境では複数のボイドが発生し，強度はほとんど得られなかった．一方，150℃でのAu-Au加圧接合ではSi-Si接合と異なり，5x10-4Paの低真空下でも1x10-5Paの高真空と同様の強度が得られた．また加熱により真空度によらず，ボイドは顕著に減少させることが可能となった．このときAuの結晶粒が拡散・再結晶することで接合領域が拡大していることがわかった．一方，常温接合後，加圧なしで加熱した場合はAu-Auの接合領域改善は認められなかった．(図1，図2参照)
(3） ローリングの影響
Si-Si常温接合では大気解放後のローリング処理による効果は得られなかったが，Au-Au常温接合では75kgfのローリング処理によりボイドは顕著に減少することが確認された．これはAuの密着により，内部のボイドは真空状態になっており，あとはAuの塑性変形で内部での密着が進むためと考えられる．
(4） Cu-Cu接合，Al-Al接合への応用
低温接合の展開としてCu薄膜及びAl薄膜を介したSiウエハの低温接合を試みた． Cu薄膜を介させることでRMSが9nmでもウエハの常温接合が可能であることが示され，150℃までの加熱により接合領域が改善することが分かった．Al薄膜ウエハ接合ではその酸化膜の厚さにより表面活性化による接合は得られなかった．(図3，図4参照)
対象材料
4"Siウエハ,
装置
4"ウエハ対応表面活性化常温接合装置
条件
禁則事項
留意事項
文献情報，参考文献
谷山慎吾，修士論文, 東京大学，2009
