Mikrostrukturelle und mechanische Charakterisierung des Bondens von Silizium, Silizium und Silizium, Glas mit Laserstrahlung

Sari, Fahri; Poprawe, Reinhart (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2011)
Doktorarbeit

Kurzfassung

In dieser Dissertation wird das Bonden von Silizium und Silizium mit Laserstrahlung unter Anwendung einer absorbierenden Zwischenschicht aus Platin und das direkte Bonden von Silizium und Glas mit Laserstrahlung vorgestellt. Selektives Silizidbonden von Silizium und Silizium mit Laserstrahlung: Eine neue selektive Bondmethode unter dem Namen „Silizidbonden“ zum Bonden von Silizium und Silizium mit Laserstrahlung wird vorgestellt. Die erzielten Bondverbindungen basieren auf der Bildung von Platinsiliziden. Die Bondverbindungen werden mit einem cw-Thulium-Faserlaser (Wellenlänge 1940 nm) durchgeführt. Zur Erzielung der Silizidbondungen werden Pt-Beschichtungen der Dicke 35, 45 und 80 nm als absorbierender Zwischenschicht eingesetzt. Die Charakterisierung der Mikrostruktur der Fügegrenzfläche erfolgt mit Hilfe von TEM-Untersuchungen. Zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Grenzfläche und zur Phasenbestimmung werden XRD-Untersuchungen (streifender Einfall GIXRD) durchgeführt. Anhand von Mikro-Chevron-Tests wird die Bruchzähigkeit der Bondverbindungen untersucht. Selektives direktes Bonden von Silizium und Glas mit Laserstrahlung: Die Bondverbindungen werden unter Einsatz einer thermisch geregelten Prozessführung mit einer Nd:YAG-Laserstrahlquelle (Wellenlänge 1064 nm) erzielt. Zur Untersuchung der Mikrostruktur der Fügegrenzfläche und zur Klärung der thermo-chemischen Prozesse bei einem schnellen Bondprozess mit Laserstrahlung, werden TEM, EELS und TOF-SIMS Untersuchungen durchgeführt. Diese Untersuchungen erfolgen vergleichend mit konventionell und auf Wafer Level gebondeten Probenpaaren (T = 400°C, Temperzeit t = 6 h, unter Stickstoff-Atmosphäre). Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Bondungen werden Zugversuche, Mikro-Chevron-Tests, Vier-Punkt-Biege-Versuche und Blister-Tests durchgeführt.

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