Wafer Bonding

MEMS-Bauteile und mikrofluidische Chips werden u.a. durch eutektisches Bonden, anodisches Bonden, adhäsives Bonden oder Fusion- / Direkt-Bonden hergestellt.

Dank des fundierten Know-hows kann iX-factory Schichtsysteme bis zu 21 Glasschichten herstellen – aber auch geschlossene Kammern, die anschließend zur Referenzdruckmessung im Chip verwendet werden. Für MEMS Anwendungen sind zudem freihängende Membranen aus Oxid oder Nitrid erforderlich. Diese werden mittels Bonden und Rückätzen gefertigt.

Beim Wafer Bonding gibt es verschiedene Techniken, wie

  • Fusionsbonden von Silizium
  • Fusion- bzw. Direkt-Bonden von Glas
  • Eutektisches Bonden
  • Anodisches Bonden
  • Thermokompressions Bonden
  • Adhäsives Bonden

Fusionsbonden / Direktbonden

Fusionsbonden oder Direktbonden ist eine Technik, bei der zwei oder mehrere Wafer desselben Materials verbunden werden. Das Fusionsbonden wird bei hohen Temperaturen durchgeführt. Dies macht die Verbindung sehr stark, so dass die Festigkeit der gebondeten Wafer der des Ausgangsmaterials entspricht. Das direkte Bonden bei niedrigerer Temperatur ist auch möglich.

Technische Details

Technische Details

  • Integrierte Elektroden
  • Druckstabil bis zu 400 bar
  • Glas-Bonden von verschiedensten Glas-Sorten, wie Fused Silica (Quarz) oder Floatgläsern, wie BF33
  • Ausgerichtetes Bonden
  • Mehrschicht-Stack bis zu 21 Schichten
  • Ab 145 µm Glasdicke
  • Strukturierte oder unstrukturierte Gläser

Anwendungen

Anwendungen

  • Mikrofluidik, wie Mikroreaktoren, Mikromischer
  • Abdeckung mikrofluidischer Kanäle
  • Sensoren, wie Drucksensoren
  • Verpackung
  • Kanalanschlussverbindungen

Anodisches Bonden

Anodisches Bonden ist eine Technik, bei der zwei oder mehrere Wafer unterschiedlichen Materials (Silizium mit Glas) miteinander verbunden werden. Das Bonden wird bei niedrigen Temperaturen durchgeführt.

Der Prozess des anodischen Bondens erfolgt üblicherweise bei 400 °C, und damit bei niedrigeren Temperaturen als beim Direktbonden. Für das EU-Projekt BIOINTENSE hat iX-factory hat einen speziellen Niedrigtemperatur-Prozess für das anodische Bonden entwickelt. Dieses Verfahren läuft bei weniger als 180 °C ab. Die Temperatursenkung schont das Material und reduziert die Materialspannungen im Glas und Silizium und macht es möglich z.B. Sensoren in Chips zu integrieren, für BioMEMS Anwendungen.

Technische Details

Technische Details

Technische Details

  • Silizium zu Glas
  • SOI oder DSOI zu Glas
  • Dreifachbonden (Glas-Si-Glas)
  • Ausgerichtetes Bonden
  • Vakuum-Bonding
  • Druckdefiniertes Bonden
  • Integration von Elektroden
  • Integration von Biosensoren, z.B. Sauerstoffsensoren
  • Hermetische Verbindung

Anwendungen

Anwendungen

  • MEMS-Bauteile
  • MEMS-Sensoren
  • Abdeckung mikrofluidischer Kanäle
  • Verpackung
  • Kanalanschlussverbindungen
  • Bio-MEMS Bauteile
  • Lab-on-a-chip oder Point of Care
  • MOMS

Eutektisches Bonden

Beim eutektischen Bonden wird eine stoffschlüssige Verbindung durch Anpressdruck und Temperaturbehandlung zwischen zwei Glas- oder Silizium-Wafern erzeugt. Eine gängige eutektische Legierung ist Gold-Silizium.

Technische Details

Technische Details

  • Anpressdrücke von bis zu 90 kN
  • Strukturierte Goldschichten (Dünnschichttechnik), nicht für adhäsiv
  • Kombinationen von anderen Metallen mit Silizium möglich, nicht für adhäsiv
  • Ausgerichtetes Bonden

Anwendungen

Anwendungen

  • MEMS Packaging
  • 3D Integration
  • Mikrofluidik bzw. Lab-on-a-chip
  • Durchkontaktierung z.B. für Bio-MEMS

Adhäsives Bonden

Beim adhäsiven Bonden von PCB bzw. SU-8 Bonden werden Polymere auf strukturierte Wafer aufgebracht und mit eigenem Layout strukturiert. Das Bonden erfolgt mit einem anderen, gegebenenfalls strukturierten Wafer. Dabei müssen der obere und untere Wafer nicht zwingend aus dem selben Material sein.

Technische Details

Technische Details

  • Glas und / oder Silizium
  • Kontrolliertes Aufheizen & Abkühlen
  • Strukturierte PCB, SU-8 Schichten, auch andere Polymere möglich
  • Integration von Sensoren, z.B. Sauerstoff-Sensoren
  • Integrierte Elektroden
  • Integration von funktionalen Schichten

Anwendungen

Anwendungen

  • Lab-on-a-chip bzw. mikrofluidische Strukturen
  • Optische Sensoren bzw. Wellenleiter
  • IC-Bauteile
  • Isolationsschicht
  • Bio-MEMS
  • MEMS Packaging

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