Povrchově aktivované lepení - Surface activated bonding
Povrchově aktivované lepení (SAB) je nízká teplota lepení oplatky technologie s atomicky čistými a aktivovanými povrchy. Aktivace povrchu před lepením pomocí rychlé bombardování atomy se obvykle používá k čištění povrchů. Vysokopevnostní lepení polovodič, kov, a dielektrikum lze získat i při pokojové teplotě.[1][2]
Přehled
Ve standardní metodě SAB jsou povrchy destiček aktivovány argonem rychlé bombardování atomy v ultravysoké vakuum (UHV) z 10−4–10−7 Pa. Bombardování odstraňuje adsorbované kontaminující látky a nativní oxidy na površích. Aktivované povrchy jsou atomově čisté a reaktivní pro vytváření přímých vazeb mezi destičkami, když jsou uvedeny do kontaktu i při pokojové teplotě.
Výzkumy na SAB
Metoda SAB byla studována pro lepení různých materiálů, jak ukazuje tabulka I.
Si | Ge | GaAs | SiC | Cu | Al2Ó3 | SiO2 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Si | [3][4] | [5] | [6] | [7][8] | |||
Ge | [9] | ||||||
GaAs | [5] | [10] | |||||
SiC | [6] | [10] | [11] | ||||
Cu | [12][13] | ||||||
Al2Ó3 | [7][8] | [7] | |||||
SiO2 | Selhání[7] |
Standardní SAB však nedokázal spojit některé materiály, jako je SiO2 a polymerní fólie. Modifikovaná SAB byla vyvinuta k vyřešení tohoto problému pomocí naprašování nanesené mezivrstvy Si ke zlepšení pevnosti vazby.
Lepení mezivrstvy | Reference | |
---|---|---|
SiO2-SiO2 | Rozprašovaný Fe-Si na SiO2 | [14] |
Polymerní fólie | Rozprašovaný Fe-Si na obou stranách | [15][16][17] |
Si-SiC | Rozprašovaný Si na SiC | [18] |
Si-SiO2 | Prskal Si na SiO2 | [19] |
Kombinovaná SAB byla vyvinuta pro SiO2-SiO2 a Cu / SiO2 hybridní vazba, bez použití jakékoli mezivrstvy.
Bondové rozhraní | Reference | |
---|---|---|
SiO2-SiO2 | Přímá vazba rozhraní | [20] |
Cu-Cu, SiO2-SiO2, SiO2-HříchX | přímé vazební rozhraní | [21] |
Technické specifikace
Materiály | |
Výhody |
|
Nevýhody |
|
Reference
- ^ „Lepicí stroj na oplatky při pokojové teplotě BOND MEISTER | Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co., Ltd“. www.mhi-machinetool.com.
- ^ Ltd, Mitsubishi Heavy Industries. „MHI vyvíjí první 12palcový lepicí stroj na oplatky na světě | Globální web společnosti Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.“. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd..
- ^ A b Takagi, H .; Kikuchi, K .; Maeda, R .; Chung, T. R.; Suga, T. (1996-04-15). "Povrchově aktivované lepení křemíkových destiček při pokojové teplotě". Aplikovaná fyzikální písmena. 68 (16): 2222–2224. Bibcode:1996ApPhL..68.2222T. doi:10.1063/1.115865. ISSN 0003-6951.
- ^ A b Wang, Chenxi; Suga, Tadatomo (01.05.2011). „Přímá vazba při pokojové teplotě pomocí aktivace plazmy obsahující fluor“ (PDF). Journal of the Electrochemical Society. 158 (5): H525 – H529. doi:10.1149/1.3560510. ISSN 0013-4651.
- ^ A b J. Liang, T. Miyazaki, M. Morimoto, S. Nishida, N. Watanabe a N. Shigekawa, „Elektrické vlastnosti heterojunkcí p-Si / n-GaAs pomocí povrchově aktivovaného lepení,“ Appl. Phys. Vyjádřit, sv. 6, č. 2, s. 021801, únor 2013. Dostupné: http://dx.doi.org/10.7567/APEX.6.021801
- ^ A b C Liang, J .; Nishida, S .; Arai, M .; Shigekawa, N. (2014-04-21). „Účinky procesu tepelného žíhání na elektrické vlastnosti heterojunkcí p + -Si / n-SiC“. Aplikovaná fyzikální písmena. 104 (16): 161604. Bibcode:2014ApPhL.104p1604L. doi:10.1063/1.4873113. ISSN 0003-6951. S2CID 56359750.
- ^ A b C d H. Takagi, J. Utsumi, M. Takahashi a R. Maeda, „Vazba oxidových destiček při pokojové teplotě aktivací povrchu paprskem Ar“ ECS Trans., sv. 16, č. 8, str. 531–537, říjen 2008. Dostupné: http://dx.doi.org/10.1149/1.2982908
- ^ A b Ichikawa, Masatsugu; Fujioka, Akira; Kosugi, Takao; Endo, Shinya; Sagawa, Harunobu; Tamaki, Hiroto; Mukai, Takashi; Uomoto, Miyuki; Shimatsu, Takehito (2016). "Sestava diod s hlubokým ultrafialovým zářením s vysokým výkonem a přímým spojením". Aplikovaná fyzika Express. 9 (7): 072101. Bibcode:2016APExp ... 9g2101I. doi:10,7567 / vrchol 9,072101.
- ^ A b Higurashi, Eiji; Sasaki, Yuta; Kurayama, Ryuji; Suga, Tadatomo; Doi, Yasuo; Sawayama, Yoshihiro; Hosako, Iwao (01.03.2015). „Přímé lepení germaniových destiček při pokojové teplotě povrchově aktivovanou metodou lepení“. Japonský žurnál aplikované fyziky. 54 (3): 030213. Bibcode:2015JaJAP..54c0213H. doi:10,7567 / jjap.54.030213.
- ^ A b C Higurashi, Eiji; Okumura, Ken; Nakasuji, Kaori; Suga, Tadatomo (01.03.2015). „Povrchově aktivované vázání desek GaAs a SiC při pokojové teplotě pro lepší odvod tepla ve vysoce výkonných polovodičových laserech“. Japonský žurnál aplikované fyziky. 54 (3): 030207. Bibcode:2015JaJAP..54c0207H. doi:10,7567 / jjap.54.030207.
- ^ A b Mu, F .; Iguchi, K .; Nakazawa, H .; Takahashi, Y .; Fujino, M .; Suga, T. (30. června 2016). „Direct Wafer Bonding of SiC-SiC by SAB for Monolithic Integration of SiC MEMS and Electronics“. ECS Journal of Solid State Science and Technology. 5 (9): P451 – P456. doi:10,1149 / 2,0011609jss.
- ^ A b Kim, T. H .; Howlader, M. M. R .; Itoh, T .; Suga, T. (2003-03-01). „Přímé lepení pokojové teploty Cu – Cu metodou povrchově aktivovaného lepení“. Journal of Vacuum Science & Technology A. 21 (2): 449–453. Bibcode:2003JVST ... 21..449K. doi:10.1116/1.1537716. ISSN 0734-2101. S2CID 98719282.
- ^ A b Shigetou, A .; Itoh, T .; Matsuo, M .; Hayasaka, N .; Okumura, K .; Suga, T. (2006-05-01). „Bumpless interconnect through ultremine Cu electrodes by using the surface-activated bonding (SAB) method“. Transakce IEEE na pokročilých obalech. 29 (2): 218–226. doi:10.1109 / TADVP.2006.873138. ISSN 1521-3323. S2CID 27663896.
- ^ R. Kondou a T. Suga, „Lepení destiček SiO2 při pokojové teplotě metodou adhezní vrstvy“, představené na konferenci Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2011 IEEE 61st, 2011, s. 2165–2170. Dostupné: http://dx.doi.org/10.1109/ECTC.2011.5898819
- ^ T. Matsumae, M. Fujino a T. Suga, „Metoda spojování pokojové teploty pro polymerní substrát flexibilní elektroniky povrchovou aktivací pomocí nanoadhezivních vrstev,“ Japonský žurnál aplikované fyziky, sv. 54, č. 10, s. 101602, říjen 2015. Dostupné: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.54.101602
- ^ A b Matsumae, Takashi; Nakano, Masashi; Matsumoto, Yoshiie; Suga, Tadatomo (2013-03-15). "Vazba polymeru na skleněné destičky při pokojové teplotě pomocí metody povrchově aktivovaného lepení (SAB)". Transakce ECS. 50 (7): 297–302. doi:10.1149 / 05007.0297ecst. ISSN 1938-6737.
- ^ A b Takeuchi, K .; Fujino, M .; Suga, T .; Koizumi, M .; Someya, T. (2015-05-01). "Přímé lepení a oddělování polymerní fólie na skleněné destičce při pokojové teplotě pro výrobu flexibilních elektronických zařízení". Konference o elektronických součástkách a technologiích (ECTC), 2015, 65. IEEE: 700–704. doi:10.1109 / ECTC.2015.7159668. ISBN 978-1-4799-8609-5. S2CID 11395361.
- ^ A b Mu, Fengwen; Iguchi, Kenichi; Nakazawa, Haruo; Takahashi, Yoshikazu; Fujino, Masahisa; Suga, Tadatomo (01.04.2016). „Vazební destička SiC – Si při pokojové teplotě modifikovanou povrchově aktivovanou vazbou s rozprašovanou nanovrstvou Si“. Japonský žurnál aplikované fyziky. 55 (4S): 04EC09. Bibcode:2016JaJAP..55dEC09M. doi:10,7567 / jjap.55.04ec09.
- ^ K. Tsuchiyama, K. Yamane, H. Sekiguchi, H. Okada a A. Wakahara, „Výroba struktury Si / SiO2 / GaN povrchově aktivovanou vazbou pro monolitickou integraci optoelektronických zařízení,“ Japonský žurnál aplikované fyziky, sv. 55, č. 5S, s. 05FL01, květen 2016. Dostupné: http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.55.05FL01
- ^ A b Běžel; Fujino, Masahisa; Yamauchi, Akira; Suga, Tadatomo (01.04.2016). "Kombinovaná technika povrchově aktivovaného lepení pro nízkoteplotní hydrofilní přímé lepení destiček". Japonský žurnál aplikované fyziky. 55 (4S): 04EC02. Bibcode:2016JaJAP..55dEC02H. doi:10.7567 / jjap.55.04ec02.
- ^ A b Běžel; Fujino, Masahisa; Yamauchi, Akira; Wang, Yinghui; Suga, Tadatomo (01.01.2016). „Technika kombinovaného povrchově aktivovaného lepení pro nízkoteplotní Cu / dielektrické hybridní lepení“. ECS Journal of Solid State Science and Technology. 5 (7): P419 – P424. doi:10.1149 / 2.0201607jss. ISSN 2162-8769. S2CID 101149612.
- ^ Běžel; Fujino, Masahisa; Yamauchi, Akira; Suga, Tadatomo (01.03.2015). „Nový hydrofilní SiO2 lepení destiček pomocí kombinované techniky povrchově aktivovaného lepení ". Japonský žurnál aplikované fyziky. 54 (3): 030218. Bibcode:2015JaJAP..54c0218H. doi:10,7567 / jjap.54.030218.