Erarbeitung eines Raumtemperatur-Waferbondverfahrens basierend auf integrierten und reaktiven nanoskaligen Multilagensystemen

• Main Author: Bräuer, Jörg
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2014
• Subjects: Magnetron Sputter Deposition; Nanoskalierte Multilayer; Selbstausbreitende exotherme Reaktionen; Pd/Al- und Ti/Si-Systeme; Waferbonden; Raumtemperaturbonden; Hochtemperaturlagerung; FEM-Simulation; Temperaturwechseltests; Hermetizität; Finite-Element-Methode; Nano scale multilayer; self-propagating exothermic reactions; Pd/Al- and Ti/Si-systems; waferbonding; room-temperature bonding; high temperature storage; FEM-simulation; temperature shock testing; hermeticity; ddc:620; Bonden; Exotherme Reaktion; Leckrate; Mehrschichtsystem; Mikrosystemtechnik; Sputtern
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-132820; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-132820; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/13282/Dissertation_Joerg_Braeuer.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/13282/signatur.txt.asc

Die vorliegende Arbeit beschreibt einen neuartigen Fügeprozess, das sogenannte reaktive Fügen bzw. Bonden. Hierbei werden sich selbsterhaltene exotherme Reaktionen in nanoskaligen Schichtsystemen als lokale Wärmequelle für das Fügen unterschiedlichster Substrate der Mikrosystemtechnik verwendet. Das Bonden mit den reaktiven Systemen unterscheidet sich von herkömmlichen Verfahren der Aufbau- und Verbindungstechnik primär dadurch, dass durch die rasche Reaktionsausbreitung bei gleichzeitig kleinem Reaktionsvolumen die Fügetemperaturen unmittelbar auf die Fügefläche beschränkt bleiben. Entgegen den herkömmlichen Fügeverfahren mit Wärmeeintrag im Volumen, schont das neue Verfahren empfindliche Bauteile und Materialien mit unterschiedlichsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten lassen sich besser verbinden. In der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen zur Dimensionierung, Prozessierung und Integration der gesputterten reaktiven Materialsysteme beschrieben. Diese Systeme werden verwendet, um heterogene Materialien mit unterschiedlichen Durchmessern innerhalb kürzester Zeit auf Wafer-Ebene und bei Raumtemperatur zu bonden. Die so erzeugten Verbindungen werden hinsichtlich der Mikrostruktur, der Zuverlässigkeit sowie der Dichtheit untersucht und bewertet. Zusätzlich wird die Temperaturverteilung in der Fügezone während des Fügeprozesses mit numerischen Methoden vorhergesagt.