Optimierte reaktive Bondtechnologie auf der Basis neuartiger Zirkonium-Systeme für den Einsatz in der Mikrosystemtechnik

Im Rahmen dieses Vorhabens wurden zwei verschiedene Reaktive Multischichtsysteme (RMS) basierend auf dem Materialsystem Zr/Si mit Al-Barriereschichten entwickelt und optimiert, die sich in ihrem Energiegehalt und ihrer Reaktionsfrontgeschwindigkeit unterscheiden. Das „Sichere System“ Zr(29 nm)/Si(7 nm)/Al(15 nm) mit einer Reaktionsfrontgeschwindigkeit von ca. 7,5 m/s ist sowohl für die Direktbeschichtung von Wafern und Bauteilen, als auch zur Herstellung freistehender RMS-Folien geeignet, während das „Neue System“ Zr(16,7nm)/Si(8,6nm)/Al(4,8nm) mit ca. 23,3 m/s Ausbreitungsgeschwindigkeit bei leicht erhöhtem Prozessrisiko zur Direktbeschichtung von Bauteilen und Wafern genutzt werden kann. Auf Bauteilebene konnten unter Verwendung der o.g. Direktbeschichtungen und mit AlSi12 und Incusil® ABATM als Hartlot erfolgreiche Bondversuche mit der Materialkombination Silizium-Chip auf Edelstahlsubstrat durchgeführt werden. Auf Waferebene wurde erfolgreich ein Lift-off-Prozess zur Strukturierung abgeschiedener RMS (Neues System) entwickelt. Das RMS-Bondverfahren wird anhand von konkreten Anwendungen auf Bauteil- und Waferlevel demonstriert. Als erstes Beispiel dient die Montage eines CMOS-integrierten Sensorchips auf einem Träger aus Edelstahl zur Messung von Verformungen. Eine weitere Anwendung stellt die Verbindung von Quarz und Silizium auf Waferebene zur Herstellung elektro-optischer Bauelemente dar.