Склеивание пластин - Wafer bonding

Склеивание пластин - это технология упаковки на уровне пластин для изготовления микроэлектромеханических систем (МЭМС), наноэлектромеханических систем (НЭМС), микроэлектроники и оптоэлектроники , обеспечивающая механически стабильную и герметичную герметизацию. Диаметр пластин варьируется от 100 мм до 200 мм (от 4 дюймов до 8 дюймов) для MEMS / NEMS и до 300 мм (12 дюймов) для производства микроэлектронных устройств. Меньшие пластины использовались в первые дни индустрии микроэлектроники, а в 1950-х годах пластины были всего 1 дюйм в диаметре.

Обзор

В микроэлектромеханических системах (MEMS) и наноэлектромеханических системах (NEMS) упаковка защищает чувствительные внутренние структуры от воздействий окружающей среды, таких как температура, влажность, высокое давление и окисляющие вещества. Долговременная стабильность и надежность функциональных элементов зависят от процесса инкапсуляции, как и общая стоимость устройства. Пакет должен соответствовать следующим требованиям:

  • защита от воздействий окружающей среды
  • рассеивание тепла
  • интеграция элементов с разными технологиями
  • совместимость с окружающей периферией
  • поддержание энергетического и информационного потока

Техники

Обычно используются и разрабатываются следующие методы склеивания:

Требования

Склеивание пластин требует определенных условий окружающей среды, которые обычно можно определить следующим образом:

  1. поверхность субстрата
    • плоскостность
    • гладкость
    • чистота
  2. связующая среда
    • температура склеивания
    • давление внешней среды
    • приложенная сила
  3. материалы
    • материалы подложки
    • материалы промежуточного слоя

Фактическая связь - это взаимодействие всех этих условий и требований. Следовательно, применяемая технология должна быть выбрана в соответствии с настоящей подложкой и определенными спецификациями, такими как макс. допустимая температура, механическое давление или желаемая газовая атмосфера.

Оценка

Связанные пластины характеризуются для оценки технологической текучести, прочности связи и уровня герметичности либо для изготовленных устройств, либо для целей разработки процесса. Таким образом, появилось несколько различных подходов к характеристике связи . С одной стороны, неразрушающие оптические методы поиска трещин или межфазных пустот используются наряду с разрушающими методами оценки прочности сцепления, такими как испытания на растяжение или сдвиг. С другой стороны, уникальные свойства тщательно подобранных газов или вибрационное поведение микрорезонаторов в зависимости от давления используются для испытаний на герметичность.

Рекомендации

  1. ^ С.-Х. Чоа (2005). «Надежность упаковки МЭМС: вакуумное обслуживание и стресс, вызванный упаковкой» . Микросист. Technol . 11 (11): 1187–1196. DOI : 10.1007 / s00542-005-0603-8 .
  2. ^ Т. Гесснер и Т. Отто и М. Wiemer и Дж Frömel (2005). «Соединение пластин в микромеханике и микроэлектронике - обзор» . Мир электронной упаковки и системной интеграции . Мир электронной упаковки и системной интеграции. С. 307–313.
  3. ^ А. Plössl и Г. Kräuter (1999). «Прямое соединение межфланцевых пластин: адаптивная адгезия между хрупкими материалами». Материаловедение и инженерия . 25 (1–2): 1–88. DOI : 10.1016 / S0927-796X (98) 00017-5 .

дальнейшее чтение

  • Питер Рамм, Джеймс Лу, Маайке Такло (редакторы), Справочник по склеиванию пластин , Wiley-VCH, ISBN  3-527-32646-4 .