Neues Verfahren zum Verarbeiten von Werkstoffen für das Wafer-Bonding
Das Bonden von Wafern, also das Kontaktieren von Halbleiterscheiben, wird in der Mikroelektronikindustrie in der Fertigung von Mikrosystemen und von Siliziumstrukturen auf Isolatorsubstraten angewandt. Für die heute gängigen Bondprozesse sind Aktivierungsverfahren aus der Nasschemie sowie hohe Temperaturen von manchmal bis zu 1000 Grad Celsius erforderlich. Temperaturen dieser Größenordnung haben aber den Nachteil, dass bestimmte Metallverbindungen die Fertigungsprozesse nicht unbeschadet überstehen, was eine ansonsten durchaus mögliche Optimierung dieser Prozesse verhindert. Unter Berücksichtigung der Einschränkungen, die aus diesen hohen Temperaturen resultieren, hat eine schwedische Universität verschiedene Reinraumprozesse untersucht, die zum Bonden von Siliziumwafern eingesetzt werden. In einem dieser Prozesse werden Aufsprüh- und Aufdampftechniken angewandt, bei denen die Waferoberflächen mit Sauerstoff-, Stickstoff- oder Argon-Plasmagasen behandelt werden. Im Prozess wird das Gas ionisiert, wobei eine Reihe von geladenen Teilchen entsteht. Wenn nun das Plasma auf die metallische Zielfläche gerichtet wird, kann sich das Material auf einem Siliziumwafer anlagern. Der Vorteil dieses innovativen Prozesses besteht darin, dass mechanische und elektrische Strukturen mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen zu einer einzigen stabilen Komponenten verbunden werden können - und zwar bei Zimmertemperatur. Wie die Experimente außerdem zeigten, haben n-dotiertes (100) Silizium, Siliziumdioxid und kristalliner Quarz hohe Oberflächenenergien, die äquivalent zu denen von konventionellen Hochtemperatur-Glühtechniken sind. Die Mikrosystemfertigung bildet zweifellos das Hauptanwendungsgebiet, doch die Forscher sehen auch in allen anderen Bereichen der industriellen Mikroelektronik lehnende Anwendungsmöglichkeiten. An der Universität, wo die Forschungsarbeiten andauern, ist man an Unterstützung der weiteren Entwicklung sowie an der Schließung von Lizenzabkommen interessiert.
