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MEMS 実装 加工 書籍

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★2020年には3兆7000億円を超える巨大産業に!
★高密度化・高付加価値化の市場ニーズに応える最先端技術!

さらなる高速・高機能化、小型・軽量化へ向けた
MEMSデバイスの加工・実装・評価技術
MEMS device processing, installation and evaluation technology

■発刊 2007年7月31日  ■体裁:B5判 上製本 336頁     ■定価 80,000(税抜)



【執筆者 敬称略】

北嶋 雅之
倉持 悟
西田 宏
伏江 隆
三隅 浩一
羽根 一博
林 俊雄
三田 吉郎
田中 雅彦
河村 勝文
木 秀樹
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【目  次】

第1章 加工技術

第1節 MEMSデバイスにおける貫通孔配線技術

 1.はじめに

 2.ガラス貫通孔配線基板の製作

  2.1 貫通孔加工方法
  2.2 サンドブラストによるガラス貫通孔加工
  2.3 レーザによるガラス貫通孔加工

 3.貫通孔配線技術開発

  3.1 貫通孔金属充填方法
  3.2 無電解金めっき皮膜形成

 4.Zn系はんだ合金による貫通孔配線技術開発

  4.1 貫通孔充填はんだ合金の開発
  4.2 貫通孔充填プロセス
  4.3 貫通孔配線信頼性評価
  4.4 アルミニウム2次配線形成技術開発
  4.5 貫通孔充填量産プロセス

 5.Sn-Ag-Cuはんだ合金による貫通孔配線技術開発

  5.1 貫通孔充填はんだ合金とプロセス
  5.2 貫通孔配線信頼性評価
  5.3 貫通孔へのアルミニウム配線
  5.4 ガラス/シリコン陽極接合プロセス
  5.5 ガラス基板貫通孔はんだ充填構造

 6.貫通孔充填量産プロセス


第2節 Si貫通孔電極形成技術

 1.開発の背景

 2.Si貫通孔電極の開発コンセプト

 3.Si貫通孔電極の要素技術

 4.Si貫通電極の電気特性

 5.応用展望


第3節 可動電気配線用アルミニウム合金薄膜

 1.実験方法

 2.結果および考察

  2.1 アルミニウム合金膜中の窒素および酸素濃度
  2.2 アルミニウム合金薄膜の比抵抗値と結晶組織
  2.3 アルミニウム合金薄膜の機械的特性
  2.4 角速度センサの特性

 3.結論


第4節 貫通配線を有する高密度配線ガラス

 1.感光性ガラス

 2.スルーホールめっきを利用した貫通配線

  2.1 プロセスフロー(スルーホールめっきを利用した貫通配線の形成)
  2.2 貫通配線の断面
  2.3 微細配線

 3.銅充填貫通配線

  3.1 銅充填貫通配線のプロセスフロー
  3.2 貫通配線の断面
  3.3 貫通電極のEBSP(Electron BackScatter diffraction Pattern)
  3.4 貫通配線の表面状態
   3.4.1 貫通配線部分の段差
   3.4.2 高密度貫通配線
  3.5 ガスリークレート
   3.5.1 測定サンプル
   3.5.2 測定方法
   3.5.3 使用機材
   3.5.4 試験要領
   3.5.5 測定結果
  3.6 耐熱性
   3.6.1 測定サンプル
   3.6.2 熱処理条件
   3.6.3 抵抗値変化率
  3.7 平滑性と平坦性
   3.7.1 平滑性
   3.7.2 平坦性


第5節 次世代の貫通電極技術

 1.貫通電極プロセスについて

  1.1 貫通電極のメリットについて
  1.2 貫通電極のロードマップ
  1.3 表貫通電極プロセスと裏貫通電極プロセスについて

 2.薄膜ウェハーハンドリングプロセス(ゼロ・ニュートンTM)について

  2.1 ゼロ・ニュートンTMとは
  2.2 仮止め接着剤について
   2.2.1 耐熱性
   2.2.2 脱ガス性
   2.2.3 耐薬品性
  2.3 装置について
  2.4 貫通電極形成例

 3.貫通電極プロセス向け材料について

  3.1 深堀エッチング用レジストについて
  3.2 めっき用レジストについて
  3.3 パッシベーション用レジストについて

第2章 エッチング技術

第1節 MEMSにおけるエッチング技術

 1.はじめに

 2.バルクマイクロマシニング

  2.1 等方性・異方性エッチングと結晶異方性エッチング
  2.2 プラズマエッチング
  2.3 Silicon on Insulator(SOI)ウエハを用いたエッチング
  2.4 二段階の深堀エッチング
  2.5 レジストスプレーと立体加工
  2.6 XeF2ガスエッチング

 3.表面マイクロマシニングにおける犠牲層エッチング

 4.まとめ


第2節 MEMS用途におけるガラスエッチング


第3節 Si深堀り技術の最新動向

 1.Si深掘り技術の現状と課題

  1.1 深掘りエッチング技術の登場
  1.2 深掘りエッチング技術の課題
  1.3 サブミクロン開口深掘りRIE技術
  1.4 輪郭描画法

 2.深掘り技術のアプリケーションと将来展望

  2.1 エレクトロニクス実装への応用
  2.2 新たな物理現象の開拓
  2.3 垂直壁面利用新デバイス1:光フィルタ
  2.4 壁面利用新デバイス2:垂直壁トレンチフォトダイオード
  2.5 将来展望


第4節 Si深堀りエッチング装置

 1.BOSCHプロセスとその特徴

  1.1 Si深堀りプロセス沿革
  1.2 BOSCHプロセスの原理と特徴

 2.最新鋭エッチング装置と到達性能例

  2.1 ASE装置基本性能
  2.2 ASEプロセスの特長
   2.2.1 パラメータ・ランピング
   2.2.2 SOI ノッチフリープロセス
   2.2.3 低側壁荒さプロセス
   2.2.4 テーパーエッチング

 3.ASEプロセス適用例

  3.1 MEMS
  3.2 パワーデバイス、キャパシター等
  3.3 三次元実装用貫通電極


第5節 ディーププラズマエッチャ

 1.はじめに

 2.生産性向上を目標にしたディープRIE 「MS200 I-Productivity 」の開発

  2.1 高速エッチングレート(30〜35μm/min)の達成
  2.2 エッチング歩留まり特性の改善
   2.1.1 高均一なプラズマの採用
   2.1.2 ウエハ温度均一性の向上
  2.3 プロセスチャンバのクリーン化(再現性、安定性の向上)
  2.4 プロセスパラメータの高速制御
  2.5 Low CoOの達成

 3.MS200 I-Productivityの最新プロセスへの適応

  3.1 MEMSエッチングへの適応
   (1) ハイエッチレートプロセス
   (2) ハイアスペクト比エッチング
   (3) ARDE コントロールエッチング
   (4) SOI エッチング
   (5) ローラフネスエッチング
   (6) テーパコントロールエッチング
  3.2 アルカテル社の推進する特異エッチングプロセス
   (1) ハイアスペクト比エッチング(SHARP プロセス)
   (2) 高選択性シリコン等方性エッチング(Cool Release プロセス)
   (3) クライオジェニックエッチングプロセス
  3.3 拡大が予測される半導体、パッケージングプロセスへの適応
   (1) 受動素子集積化エッチングプロセス
   (2) 3次元実装化エッチングプロセス

 4.プロセスLabの展開

 5.おわりに

第3章 実装技術

第1節 MEMS実装のためのウェハ直接実装技術

 1.各種のウェハ接合法

 2.陽極接合

 3.ウェハ直接接合

 4.表面活性化常温接合法


第2節 シリコン-セラミックス陽極接合と接合界面評価

 1.陽極接合の原理

 2.シリコンとセラミックスの陽極接合

  2.1 接合方法
  2.2 接合性評価
   2.2.1 ホウ珪酸ガラス膜形成条件とガラス膜質
   2.2.2 接合条件と引張強度

 3.接合界面評価と接合メカニズム

  3.1 陽極接合界面評価法
  3.2 接合界面評価
  3.3 接合メカニズム


第3節 陽極接合の低温化と接合強度の改善

 1.開発方針

  1.1 接合の原理
  1.2 接合低温化の方針

 2.接合の低温化

  2.1 電極膜形成による接合の低温化
  2.2 接合強度

 3.接合強度の改善と接合界面の解析

  3.1 接合強度の改善方針
  3.2 メタライズ形成Siウェハとガラス基板の接合強度
  3.3 メタライズ表面および接合界面の観察
  3.4 Alメタライズの厚さおよび表面粗さの影響


第4節 フリットガラスを用いたウェハレベルMEMSスイッチ封止

 1.構造,動作原理と製作プロセス

  1.1 RF MEMSスイッチの構造
  1.2 動作原理
  1.3 製作プロセス
   1.3.1 デバイスウエハプロセス
   1.3.2 封止プロセス

 2.気密性評価

  2.1 理論


第5節 MEMS用途における低温ウェハ接合技術

 1.各種接合技術概要

  1.1 陽極接合
  1.2 ガラスフリット接合
  1.3 金属接合
  1.4 樹脂接合
  1.5 プラズマ活性化接合

 2.MEMSデバイスにおける技術的要件と各種接合技術との適合性

  2.1 接合温度
  2.2 気密・真空封止
  2.3 CMOS整合性
  2.4 表面荒さ

 3.接合と位置合わせ精度

  3.1 接合前の位置合わせ方法
  3.2 各基板の熱膨張係数の違い
  3.3 接合の種類・方法

 4.EVGのウェーハ接合装置

  4.1 半自動式貼り合わせ装置「EVG520IS」
  4.2 全自動式貼り合わせ装置「EVG560」
  4.3 GEMINI
  4.4 プラズマ活性化貼り合わせ装置

 5.EVGの位置合わせ装置

  5.1 ボンドアライナー「EVG620」および「EVG6200」
  5.2 スマートビューアライナー


第6節 表面活性化法による常温真空封止接合

 1.常温真空封止接合

  1.1 実験方法
   1.1.1 真空封止特性の検証方法
   1.1.2 接合試料と接合方法
  1.2 実験結果〜真空封止特性

 2.表面形状と封止性能

  2.1 リーク率、Pcの計算
  2.2 シミュレーション結果


第7節 MEMS真空封止用の新しい非蒸発型ゲッターフィルム

 1.はじめに

 2.MEMSウエハレベルパッケージ

 3.内部マイクロポンプとしてのゲッターフィルム

 4.ページウエハ

 5.ウエハの洗浄プロセスへの適合性

 6.アウトガス分析と残留ガス分析によるゲッター面積の最適化


第8節 マイクロ部品組立装置

 1.はじめに

 2.現状の問題点

 3.新しい発想による高精度維持方法

  3.1 装置の小型化
  3.2 高精度フォースコントロール
  3.3 VISIONサーボ
  3.4 熱対策

 4.まとめ

 5.今後の方向

第4章 信頼性・評価技術

第1節 微構造を考慮したマイクロデバイスのミクロ・マクロ強度評価

 1.はじめに

 2.マイクロデバイスの力学モデルの構築

 3.マイクロデバイスの残留応力解析

 4.マイクロデバイスの弾性挙動の解析

 5.マイクロデバイスの応力状態の解析

 6.おわりに


第2節 MEMS材料の引張特性評価技術

 1.はじめに

 2.薄膜引張試験技術の現状と課題

 3 X線回折援用引張試験法によるAu-Snはんだ薄膜の機械的特性評価

  3.1 引張試験片
  3.2 X線回折援用引張試験法
  3.3 Au-Sn共晶はんだ薄膜の引張試験結果
  3.4 クリープ試験

 4.まとめ


第3節 MEMSパッケージの評価・解析技術

 1.はじめに

 2.断面観察手法の特徴と比較

 3.無電解Au/Pd/Ni-Pの接合界面挙動

  3.1 はんだボールのプル強度
  3.2 Au/Ni-Pの強度変化原因
  3.3 Au/Pd/Ni-Pの強度変化原因
  3.4 まとめ

 4.無電解Au/Ni-Pめっきの剥離解析

第5章 デバイス・アプリケーション

第1節 MEMSモーションセンサの動向と人体動作解析への応用

 1.MEMS慣性センサのデバイス動向

  1.1 加速度センサ
   1.1.1 市場動向
   1.1.2 デバイス動向
  1.2 ジャイロセンサ
   1.2.1 市場動向
   1.2.2 デバイス動向
  1.3 ハイブリッドMEMS6軸モーションセンサ

 2.MEMSモーションセンサの人体動作解析への応用

  2.1 腕時計型行動記録計「ViM(ビム)」
  2.2 無線モーションレコーダ「MVP-RF」
  2.3 無線6軸モーションセンサモジュール「MVP-R6」


第2節 MEMS慣性センサー組込み計測装置

 1.製品開発の経緯

 2.製品の特徴

 3.センサーの特徴

 4.全体の構成

 5.試作品の開発

 6.製品開発コンセプト

 7.製品モニター

 8.機能強化対策

 9.新機種の追加

10.宇宙航空研究開発機構(JAXA)から開発依頼

11.G-MEN宇宙へ行く

12.今後の展開

13.製品仕様

14.あとがき


第3節 MEMSデバイス用LSI

 1.MEMS用LSIに求められる機能

  1.1 誤差補正機能
  1.2 高S/N摯
  1.3 低消費電力化

 2.これからのMEMS用LSIに求められるもの

  2.1 高精度信号処理+高電圧ドライバ
  2.2 オプティカルMEMS
  2.3 新回路方式の開発

 3.MEMS用LSIの周辺技術

  3.1 MEMS+LSI一体型
  3.2 個別素子実装技術


第4節 MEMSワイヤレス通信

 1.MEMSにおけるワイヤレスの必要性

 2.MEMSのワイヤレス化におけるパッケージの重要性

 3.One-tenthの機能

  3.1 RF部
  3.2 CPU部
  3.3 メモリ部
  3.4 センサ部
  3.5 その他

 4.MEMSワイヤレス化の設計と構造

  4.1 構造設計
  4.2 回路設計
  4.3 部品選定
  4.4 パターン設計
  4.5 組立て

 5.ソフトウェア

 6.MEMSワイヤレスの問題

  6.1 アンテナの大きさ
  6.2 電池の大きさと容量
  6.3 解析回路
  6.4 RFチューニング

 7.今後の課題

  7.1 歩留まりの悪さ
  7.2 価格
  7.3 ワイヤレス設計の難しさ

 8.MEMSワイヤレス化の応用

 9.展望


第5節 MEMS光スキャナーの事業展開

 1.何故日本信号がMEMS?

 2.日本信号のMEMS事業

  2.1 事業概念
  2.2 事業化に向けて考えなければならない要件

 3.日本信号のMEMS「エコスキャン」

  3.1 「エコスキャン」の特徴
  3.2 動作原理
  3.3 製造方法
  3.4 動作特性
  3.5 光学特性
  3.6 寿命

 4.「エコスキャン」応用センサ(距離画像センサ)

  4.1 距離画像センサの概要
  4.2 距離画像センサ仕様
  4.3 構成
  4.4 投受光学系

 5.MEMS光スキャナの適用アプリケーション


MEMS 実装 接合 配線