Waferbonding begrijpen:het kernproces voor MEMS, NEMS en micro-elektronica

Waferbonding is het proces waarbij een apparaat wordt gemaakt voor een micro-elektromechanisch systeem (MEMS), een nano-elektromechanisch systeem (NEMS) of een opto- of micro-elektronisch object. Een "wafel" is een klein stukje halfgeleidend materiaal, zoals silicium, dat wordt gebruikt om circuits en andere elektronische apparaten te maken. Tijdens het hechtingsproces worden de mechanische of elektrische apparaten met de wafer zelf versmolten, wat resulteert in de creatie van de voltooide chip. Waferbonding is omgevingsafhankelijk, wat betekent dat dit alleen kan plaatsvinden onder een strikte reeks zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden.

Om het proces van waferbinding te kunnen voltooien, zijn drie dingen vereist. De eerste is dat het substraatoppervlak – de wafer zelf – vrij moet zijn van problemen; dit betekent dat het vlak, glad en schoon moet zijn om de hechting succesvol te laten plaatsvinden. Daarnaast moeten de te verlijmen elektrische of mechanische materialen vrij zijn van defecten en fouten. Ten tweede moet de temperatuur van de omgeving nauwkeurig worden ingesteld, afhankelijk van de specifieke verbindingsmethode die wordt gebruikt. Ten derde moeten de druk en de uitgeoefende kracht die tijdens het verbinden worden gebruikt exact zijn, zodat versmelten mogelijk is zonder de mogelijkheid van barsten of anderszins beschadigen van vitale elektronische of mechanische onderdelen.

Er zijn een aantal verschillende waferverbindingstechnieken, afhankelijk van de specifieke situatie en de soorten materialen die worden verlijmd. Direct bonding is verbinden zonder gebruik van tussenlagen tussen de elektronica en het substraat. Plasma-geactiveerde binding daarentegen is een direct bindingsproces dat wordt gebruikt voor materialen met hydrofiele oppervlakken, materialen waarvan de oppervlakken worden aangetrokken door en opgelost door water. Bij thermocompressiebinding worden twee metalen met een kracht- en warmteprikkel met elkaar verbonden, waardoor ze in wezen aan elkaar worden "gelijmd". Andere lijmmethoden zijn onder meer lijmverbindingen, reactieve verbindingen en glasfritverbindingen.

Zodra de wafels aan elkaar zijn gehecht, moet het gehechte oppervlak worden getest om te zien of het proces een succes was. Normaal gesproken wordt een deel van de opbrengst die tijdens een batch wordt geproduceerd gereserveerd voor zowel destructieve als niet-destructieve testmethoden. Destructieve testmethoden worden gebruikt om de algehele schuifsterkte van het eindproduct te testen. Er worden niet-destructieve methoden gebruikt om te beoordelen of er scheuren of afwijkingen zijn opgetreden tijdens het lijmproces, waardoor wordt gegarandeerd dat het eindproduct vrij is van defecten.

About Mechanics streeft ernaar nauwkeurige en betrouwbare informatie te verstrekken. We selecteren zorgvuldig gerenommeerde bronnen en hanteren een rigoureus proces van factchecking om aan de hoogste normen te voldoen. Lees ons redactionele proces voor meer informatie over onze toewijding aan nauwkeurigheid.