Eutektisches Bonden

Das eutektische Bonden dient zur Verbindung zweier Substrate, die mit einer Zwischenschicht ein eutektisches System bilden. Dieses Verfahren beruht auf der Vermischung zweier Materialien unter Ausnutzung spezieller Eigenschaften der Einzelstoffe sowie der Legierungsgemische. So bilden zum Beispiel Gold und Silizium eine Legierung, deren Schmelzpunkt bei 363°C weit niedriger als die Schmelzpunkte der Einzelstoffe liegt. Während des Bondens bildet sich bei Temperaturen größer der eutektischen Temperatur eine Legierung (Flüssigphase) an der Grenzfläche aus, die diffusionsbedingt eine starke Verbindung im atomaren Bereich bewirkt. Neben der Au-Si Legierung werden auch eutektische Bondverfahren mit Al-Si oder Al-Ge beziehungsweise auch Systeme wie Au-In, Cu-Sn und Au-Sn unter Ausnutzung der Flüssig-Festphasen-Diffusion (SLID) eingesetzt und untersucht.

Das Thermokompressionsbonden stellt im angewandten Sinn eine Kombination eines direkten Bondverfahrens ohne Zwischenschichten dar, wobei metallische Materialien an den Grenzflächen eine wichtige Funktion (Interdiffusion) übernehmen. Verwendet werden hauptsächlich Materialien wie Cu, Au, Ti, die auf einen oder auch beide Bondpartner abgeschieden werden. Eine Verbindungsbildung kommt durch atomaren Kontakt, Diffusion und unter Beaufschlagung von Temperatur und Druck zu Stande. Zur elektrischen Kontaktierung muss vor dem Bonden ein gebildetes Oxid auf den Oberflächen sicher entfernt werden.

Materialien:

• Siliziumsubstrate mit Zwischenschichten
• Gold, Aluminium, Titan, Kupfer, Germanium, Indium, Zinn

Prozessführung:

• Reinigung der Siliziumsubstrate
• Sputtern oder galvanisches Abscheiden der Zwischenschicht
• Fügen der Substrate
• Heizen der Substrate bis zum Schmelzpunkt (z.B. Au-Si: 363 °C)

Ausrüstung:

• Cleaner SÜSS CL 200
• PVD/Galvanik
• Bondaligner SÜSS BA6
• Substratbonder ABM 6 VAC
• Substratbonder SÜSS SB6 & SB8
• Licht- und US-Mikroskope

Applikationsbeispiele:

• Mikromechanische Komponenten
• Drucksensoren
• Ultraschallwandler
• Einzelchips