Eine vergleichende Untersuchung der physikalisch-chemischen Prozesse an der Grenzschicht direkt und anodisch verbundener Festkörper:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 2]
436 |
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| adam_text | Titel: Eine vergleichende Untersuchung der physikalisch-chemischen Prozesse an der Grenzschicht direkt und
Autor: Mack, Stefan
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Phys. Stefan Mack, Jena Eine vergleichende Untersuchung der physikalisch-chemischen Prozesse an der Grenzschicht direkt und anodisch verbundener Festkörper Reihe 2: Fertigungstechnik Nr. 436
Inhaltsverzeichnis _ V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Silizium-Waferbonden ................................ 1 1.2 Bedeutung der Physik des Waferbondens für die technologische Anwendung ... 2 1.3 Themenstellung der Arbeit.............................. 3 2 Zusammenfassung 5 3 Waferbondtechniken 7 3.1 Silizium-Direktbonden................................ 7 3.1.1 Die Bondoberflächen und der Bondprozeß ................. 7 3.1.2 Materialkombinationen............................ 9 3.1.3 Vorgeschlagene Bondmechanismen...................... 9 3.1.4 Untersuchung der Raumtemperatur-Adhäsion............... 12 3.2 Anodisches Bonden.................................. 20 3.2.1 Die Bondoberflächen und der Bondprozeß ................. 20 3.2.2 Vorgeschlagene Bondmechanismen...................... 21 3.2.3 Materialkombinationen............................. 24 4 Untersuchung von Gasen an der Bondgrenzschicht 25 4.1 Siliziumkavernen als Reservoir für Gase von der Bondgrenzschicht........ 25 4.2 Verwendete Versuchsmuster und ihre Herstellung ................. 26 4.2.1 Strukturierung der Testwafer......................... 26 4.2.2 Verwendete Strukturierungsmuster ..................... 27 4.2.3 Bonden der Versuchswafer.......................... 30 4.3 Meßmethoden..................................... 33 4.3.1 Analyse der Oberflächentopographie .................... 33 4.3.2 Analyse der Bondgrenzschicht........................ 34 4.3.3 Messung des Gasdruckes in den Kavernen ................. 37 4.3.4 Messung der Gasleckage entlang der Bondgrenzschicht .......... 42 4.3.5 Analyse der Gase in der Kaverne...................... 43 4.4 Silizium-Direktbonden................................ 45 4.4.1 Gasentstehung vor der Temperung ..................... 45 4.4.2 Gasentstehung während des Temperns ................... 47 4.4.3 Analyse der freigesetzten Gase........................ 53 4.4.4 Gasdiffusion entlang der
Bondgrenzschicht................. 56 4.4.5 Interpretation der Ergebnisse zur Gasfreisetzung, -analyse und -diffusion ................................... 57 4.4.6 Gasleckage entlang der Bondgrenzschicht.................. 65 4.5 Anodisches Bonden.................................. 72 4.5.1 Gasentstehung während des Bondvorganges ................ 72 4.5.2 Analyse der freigesetzten Gase........................ 79 4.5.3 Interpretation der Ergebnisse zur Gasentstehung und -analyse ...... 79 4.5.4 Gasleckage entlang der Bondgrenzschicht.................. 83
VI Inhaltsverzeichnis 5 Bedeutung der Ergebnisse für das Waferbonden in der Silizium- Mikromechanik 90 6 Ausblick 92 A Daten der verwendeten Materialien 93 B Verwendete Silizium-Strukturierungsprozesse 94 C Genauigkeit des Druckmeflverfahrens 97 D FEM-Simulationen 99 E Theoretische Betrachtungen zur Gaspermeation 101 F Theoretische Betrachtungen zur Gasleckage 103 G Theoretische Betrachtung zur Gasdiffusion an der Bondgrenzschicht 104 H Quantitative Abschätzung der Gasfreisetzung für das Direktbonden 106 Literaturverzeichnis 108
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