Unter Siliziumwafer-Bonding-Technologie versteht man die Methode, Siliziumwafer mit Siliziumwafern, Siliziumwafern mit Glas oder anderen Materialien durch chemische und physikalische Wechselwirkungen fest zu verbinden. Das Bonden von Siliziumwafern wird häufig mit der Oberflächen- und Massensiliziumbearbeitung kombiniert und in MEMS-Bearbeitungsprozessen eingesetzt.PAM-XIAMENkann Siliziumwafer für Wafer-Bonding-Anwendungen mit den folgenden Spezifikationen liefern, zum Beispiel:
1. Siliziumwafer-Spezifikation
PAM210721 – SI
Siliziumwafer, pro SEMI Prime, P/E 6″ (150,0±0,2mm)Ø×625±15µm,
p-Typ Si:B[100]±0,5°, Ro=(1-100)Ohmcm,
Einseitig poliert, rückseitig geätzt,
2 SEMI-Flats:
Primärfläche: 57,5 ± 2,5 mm bei 111 ± 1°,
Sekundär: 37,5 ± 2,5 mm bei 90 ± 5° CW von PF,
Partikel <20@0,2µm,
Versiegelt in Empak oder einer gleichwertigen Kassette,
CtQ: Partikel <20@0,2µm,
TTV <10, Bogen <30, Warp <30
2. Techniken zum Bonden von Siliziumwafern
Zu den gängigen Silizium-Wafer-Bonding-Technologien gehören das eutektische Gold-Silizium-Bonding, das elektrostatische Silizium/Glas-Bonding, das Silizium/Silizium-Direktbonden, das Sintern von Glaslot usw. Hier stellen wir die ersten drei Techniken wie folgt kurz vor:
2.1 Eutektische Gold-Silizium-Bindung
Die eutektische Bindung von Gold-Silizium wird häufig bei der Verpackung mikroelektronischer Geräte verwendet. Der Si-Si-Wafer-Bonding-Prozess im Gold-Silizium-Eutektikum umfasst die thermische Oxidation von kristallinen Siliziumwafern vom p-Typ (100), gefolgt von der Aufdampfung eines 30 nm dicken Titanfilms auf die Wafer mittels Elektronenstrahlverdampfung, gefolgt von der Aufdampfung von 120 nm dickem Gold Film. Dies liegt daran, dass der Titanfilm eine höhere Haftung an der SiO2-Schicht aufweist. Zum Schluss legen Sie die beiden Siliziumwafer zusammen auf die Heizung, fügen zum Verdichten einen Masseblock hinzu und glühen bei einer Temperatur von 350–400 °C. Das Experiment zeigt, dass bei einer Glühtemperatur von 365 °C und einer Zeit von 10 Minuten die Klebefläche 90 % übersteigt. Entscheidend sind die Zeit und die Temperatur beim Bonden von Siliziumwafern.
Neben Gold können auch Al, Ti, PtSi und TiSi2 als Zwischenübergangsschichten für Silizium-Silizium-Verbindungen dienen.
2.2 Elektrostatisches Bonden
Elektrostatisches Bonden, auch feldunterstütztes Bonden oder anodisches Bonden genannt. Mit der elektrostatischen Verbindungstechnologie kann Glas ohne Klebstoff mit Metallen, Legierungen oder Halbleitern verbunden werden. Diese Art der Verklebung zeichnet sich durch niedrige Temperaturen, eine feste Klebeschnittstelle und eine gute Langzeitstabilität aus.
Es gibt viele Faktoren, die die elektrostatische Bindung beeinflussen, darunter vor allem:
1) Die Wärmeausdehnungskoeffizienten zweier elektrostatischer Verbindungsmaterialien sollten ungefähr übereinstimmen, da sie sonst aufgrund der hohen inneren Spannung während des Abkühlvorgangs nach der Verbindung brechen.
2) Die Anodenform beeinflusst die Bindungswirkung. Üblicherweise werden Kontaktelektroden und Parallelplattenelektroden verwendet. Punktkontaktelektrode und Klebeschnittstelle erzeugen keine Poren, während die Doppel-Parallelplatten-Elektrode und die Klebeschnittstelle einige Poren aufweisen und die Klebegeschwindigkeit schneller ist.
3) Der Oberflächenzustand des Wafers beeinflusst auch die Bindungskraft. Durch die höhere Ebenheit und Sauberkeit der Klebefläche wird eine bessere Klebequalität erzielt. Eine größere Oberflächenwelligkeit verringert die elektrostatische Anziehung. Bei gleicher Schwankungsamplitude auf der Oberfläche gilt: Je gleichmäßiger die Schwankung, desto größer die elektrostatische Anziehung.
2.3 Direktes Silizium-Wafer-Bonding
Zwei Siliziumwafer können durch Hochtemperaturbehandlung direkt miteinander verbunden werden, ohne dass ein Klebstoff oder ein externes elektrisches Feld erforderlich ist, und der Prozess ist einfach. Diese Verbindungstechnologie wird als Silicon Direct Bonding (SDB) bezeichnet.
Der Silizium-Direkt-Wafer-Bonding-Prozess ist wie folgt:
1) Zuerst zwei polierte Siliziumwafer (sowohl oxidiert als auch nicht oxidiert) in einer Lösung einweichen;
2) Befestigen Sie zwei Siliziumwafer an den polierten Seiten bei Raumtemperatur aneinander.
3) Der gebondete Siliziumwafer wird einer mehrstündigen Hochtemperaturbehandlung in einer Sauerstoff- oder Stickstoffumgebung unterzogen, wodurch eine gute Siliziumbindung entsteht.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail untervictorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.