2. Waferbonden

2. Waferbonden
(a) (b) (c)
Abbildung 2.5.: Ausbreitung der Bondwelle in einem 100 mm Siliziumwaferpaar (a)
Auslösen der Bondwelle durch Initialdruck, (b) gleichmäßige Ausbreitung
und (c) komplett gebondetes Waferpaar [2]
Bondprozeß auch ohne den oben beschriebenen Spülprozeß durchgeführt, so auch für
einige Experimente in dieser Arbeit. Neben der Mikroreinraum-Bondmaschine, die ihren
Einsatz wegen ihrer Flexibilität vorzugsweise in der Forschung findet, werden heutzutage
bereits verschiedene kommerzielle Bondmaschinen angeboten, die im wesentlichen den
gleichen Ablauf vollziehen, jedoch durch spezielle Entwicklungen eine Vielzahl weiterer
Möglichkeiten durch die Variation der Randbedingungen, wie etwa das Bonden unter
verschiedenen Atmosphären bis hin zum Vakuum ( 10 mbar) oder bei unterschiedlichen
Temperaturen und Drücken, bieten. Diese Bondmaschinen werden hauptsächlich in der
Industrie eingesetzt.
Für die meisten Anwendungen bzw. mechanischen Beanspruchungen bei einer Weiterverarbeitung
ist die Bondenergie der raumtemperaturgebondeten Waferpaare nicht
ausreichend. In einer nach dem Bonden folgenden Wärmebehandlung (Temperung) ändert
sich die chemische Struktur der Bondgrenzfläche bis hin zur Bildung stabiler kovalenter
Bindungen, was eine Steigerung der Raumtemperatur-Bondenergie um ein Vielfaches nach
sich zieht. Üblicherweise erfolgt die Wärmebehandlung in einer definierten Atmosphäre
bei Temperaturen zwischen 100 und 1100 Æ Cfür eine Dauer von wenigen Minuten bis
zu mehreren Stunden. Je nach Art des Bondverbandes und dessen chemischen und physikalischen
Eigenschaften (etwa beschichtete Wafer oder Bondpaare aus verschiedenen
Ausgangswafern) müssen bei der Temperung spezifische Randbedingungen eingehalten
werden. So ist es oft erforderlich, die Wärmebehandlung bei niedrigen Temperaturen
durchzuführen, um die Zerstörung bereits prozessierter Strukturen auf den Waferoberflächen
zu verhindern oder die Aufheizrate auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten
der gebondeten Materialien drastisch zu reduzieren [39]. In den hier vorgestellten
Untersuchungen wurden üblicherweise Wärmebehandlungen in Umgebungsatmosphäre
im Bereich von 100 bis 500 Æ Cfür 0,5 bis 10 h bei einer Aufheizrate von etwa 10 Æ C/min
gewählt.
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