JP6281883B2 - パッケージ形成方法 - Google Patents
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Description
図2(a)に示すように、易研磨材料からなる基板1を用意し、ナノメートルオーダーで超平滑な面1aを一面に与える。詳細には、CMP(化学的機械研磨:Chemical Mechanical Polishing)などによって基板1を高精度に原子レベルで平滑となるまでに研磨し、超平滑面1aを与える。後述するように、基板1は最終的なパッケージ構造(図4(b)参照)には残存しないから、特にパッケージ構造の材料としての限定はないが、上記した研磨を良好にできる易研磨材料、例えば、Siやサファイア基板,石英基板,ガラスであることが好ましい。
図2(b)に示すように、基板1の超平滑面1aの上には、厚さにおいて数十nm程度の犠牲薄膜11をスパッタ(例えば、蒸着やイオンビームスパッタなどを含む。以下、同じ。)で成膜する。かかる犠牲薄膜11は基板1の超平滑面1aを転写した平滑な上面を有し、超平滑面1aを転写できるよう、島状となり又ピンホールを発生させることで薄膜としての機能を失わない限り、なるべく薄いことが好ましい。一方で、犠牲薄膜11は、この上に形成されるシード薄膜12及びメッキ膜14と反応しにくく、且つ、後述するような化学的選択エッチングによりシード薄膜12及びメッキ膜14を剥離させやすい材料及び厚さなどを選択される。例えば、後述する転写ステップS4において、Auからなるシード薄膜12及びメッキ膜14とともにフッ酸含有水溶液によって選択的にエッチングされるTiなどであることが好ましい。また、犠牲薄膜11にCrを用い、これを選択的にエッチングし得るエッチャントを組合せてもよい。
更に、図2(e)に示すように、レジスト13をアセトンなどで溶解し、更に所定の溶液やガスを用いてメッキ膜14の下部を除いてシード薄膜12を除去する。これにより、犠牲薄膜11及びメッキ膜14の間のシード薄膜12とメッキ膜14とからなる封止枠パターンを基板1の上に形成できる。
図3(a)に示すように、例えば、Auからなる金属薄膜14’を一面に与えられたSiからなる封止基板21を用意し、この金属薄膜14’側を基板1上のメッキ膜14の上に配置する。そして、図3(b)に示すように、加熱しながら互いを圧着させる。なお、金属薄膜14’は封止基板21の一面全体に与えられていても良いが、封止枠パターンと対応するような形で与えられていても良い。
図4(a)に示すように、MEMSデバイス31aの形成されたMEMS基板31において、基板1の超平滑面1aと同程度に平滑な表面を形成し、この上に、例えば、Auからなる金属薄膜31bを与える。かかる金属薄膜31bは、MEMS基板31の一面全体に与えられていても良いが、封止枠パターンと対応するような形で与えられていても良い。なお、MEMS基板31と金属薄膜31bとの間には図示しない接着層などを与えても良い。
図6には、封止カバー14aの壁部の先端面14a1の表面粗さを原子間力顕微鏡により測定した結果を示した。
次に、封止基板21とMEMS基板31の接合性を引っ張り試験によって評価した。
次に、SOI(Silicon On Insulator)基板を封止基板として用いてパッケージ全体の気密封止の性能を評価した。
このとき、パッケージ全体の気密性が高ければ、内部空間の真空が維持され、膜部21’に生じたへこみ変形量は経時変化しない。しかし、パッケージ全体の気密性が低い場合にあっては、パッケージ外部から大気が内部空間に侵入するため、外部の大気圧と内部空間の気圧との差が時間とともに減少し、それに従って生じていた膜部21’のへこみ変形量も減少していくのである。
11 犠牲薄膜
12 シード薄膜
13 レジスト
14 メッキ膜
21 封止基板
31 MEMS基板
31a MEMSデバイス
31b 金属薄膜
Claims (4)
- 機械基板上に精密機械素子を中空封止するためのパッケージ形成方法であって、
易研磨材料からなる仮基板を化学的機械研磨し、この平滑研磨面に沿ってスパッタリングによって犠牲薄膜を与える犠牲薄膜形成ステップと、
前記犠牲薄膜の上に少なくとも貴金属を接触させてなる封止枠を形成し、この上に基板を接合させる第1の接合ステップと、
前記犠牲薄膜を化学的にエッチングして前記仮基板を分離除去して前記封止枠の先端に新生面を露出させる仮基板分離除去ステップと、
前記機械基板における前記精密機械素子の周囲に貴金属薄膜を与え、この上に前記封止枠の前記新生面を密着させて常温接合させる第2の接合ステップと、
を含み、
前記第1の接合ステップは、めっき法によって前記封止枠を形成するステップを含み、更に、前記犠牲薄膜形成ステップにおいて、前記犠牲薄膜はチタン又はクロムからなり、前記犠牲薄膜の表面に貴金属からなるシード金属薄膜を付与するステップを含むことを特徴とするパッケージ形成方法。 - 前記貴金属は金であることを特徴とする請求項1記載のパッケージ形成方法。
- 前記第2の接合ステップは、プラズマアッシングによって接合面を活性化させるステップを含むことを特徴とする請求項2記載のパッケージ形成方法。
- 前記常温接合は少なくとも200度以下で行われることを特徴とする請求項3記載のパッケージ形成方法。
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