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MEMS 실장을 위한 웨이퍼 직접접합기술(Wafer Direct Bonding Techniques for MEMS Packaging)

전문가 제언: □ 센서(감각기관), 처리회로(지능기관), 액추에이터(구동기관)를 일체화시킨 MEMS 응용시스템에서는 미소면적에서의 접합, 균일성, 불순물 입자 존재에 의한 미접합부 등의 문제와 함께 효율적인 웨이퍼 접합방법의 실현이 중요하다.

□ 표면 활성화 접합(상온접합)은, 상온에서 표면층 제거에 의해 표면 원자의 결합손을 직접 결합시켜 견고한 접합을 형성한다. 표면층 제거에는 이온 빔이, 플라스마 등에 의한 스퍼터 에칭이, 이온 빔에는 아르곤 등의 불활성 가스가 이용되며 가공은 고진공 챔버 중에서 이루어진다.

□ Tokyo대학은 접합면과 절연면이 거의 같은 평면에 있는 상태로, 접합면을 활성화시켜, 칩내의 다층 배선이나 기판과의 접속에 이용 가능한 상온 접합법을 개발했다. 실험에서는 10μm 피치, 3μm 각형핀을 10만개 배열한 것을, 땜납이나 범프 이용 없이 구리 핀을 상온에서 일괄 접합할 수 있었다. 현재 100만 핀의 접합실험을 하고 있으며, 실제 디바이스로서 플래시 메모리를 제작했으며 4건의 특허가 출원중이다.

□ MEMS는 2010년경 주력산업이 될 것으로 예상되며, 2020년경에는 산업구조에 일대 혁신을 가져올 전망이다. 아직 국내에서는 접합장치를 이용한 소자의 개발이 연구단계에 있어 웨이퍼 레벨 접합장비와 함께 다양한 크기의 소자접합 및 실장이 가능한 저가 장비가 필요하다.

□ 또한 위치 결정 정밀도의 향상 등과 함께, 산학연 등의 공동연구에 의해, 개발 성과를 여러 가지 MEMS 디바이스의 조립 및 패키징 적용 및 대량생산에의 대응을 포함한 실용화 검토, 이종 재료의 웨이퍼접합에 있어서의 복합 기판 제작 등에의 용도 확대, 아르곤 빔을 대신하는 표면처리법 등의 검토가 시급하다.

저자: Hideki TAKAGI
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