Language
Country/Area
No result found
Rahasia ikatan eutektik: Bagaimana mencapai sambungan berkekuatan tinggi pada suhu rendah?
Di era perkembangan teknologi yang pesat saat ini, cara untuk mendapatkan sambungan berkekuatan tinggi pada suhu rendah telah menjadi tantangan utama. Ikatan eutektik, yang juga dikenal sebagai penyolderan eutektik, adalah teknologi ikatan wafer yang menggunakan lapisan logam antara untuk membentuk sistem eutektik. Karakteristik teknologi ini adalah dapat mewujudkan transformasi langsung dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi padat pada komposisi dan suhu tertentu tanpa melalui proses kesetimbangan dua fase, yang sangat mengurangi persyaratan suhu. Sambungan lingkaran yang kuat membuka pintu baru.
Suhu leleh paduan eutektik sering kali lebih rendah daripada titik leleh kedua elemen murni, yang sangat penting untuk ikatan eutektik.
Menurut penelitian, teknologi ini telah berhasil diterapkan untuk mentransfer bahan epitaksial seperti GaAs-AlGaAs ke substrat silikon sejak dilaporkan oleh Venkatasubramanian dkk. pada tahun 1992, dan penerapannya dalam sel surya diverifikasi lebih lanjut pada tahun 1994. kinerja. Keuntungan dari ikatan eutektik adalah dapat mencapai pengemasan kedap udara dan interkoneksi listrik dalam proses satu kali, terutama ketika proses dilakukan dalam lingkungan bersuhu rendah, yang menyebabkan lebih sedikit tekanan dalam perakitan akhir, menjadikannya solusi ideal di bidang elektronik. rencana.
Untuk mencapai ikatan eutektik yang efektif, beberapa parameter utama harus dipertimbangkan, termasuk suhu ikatan, durasi, dan tekanan alat, yang masing-masing berdampak pada kekuatan dan keandalan ikatan akhir.
Tinjauan Umum Ikatan Eutektik
Prinsip dasar ikatan eutektik adalah bahwa silikon (Si) dan berbagai logam dapat dipadukan dan membentuk sistem eutektik. Silikon-emas (Si-Au) dan silikon-aluminium (Si-Al) adalah formasi eutektik yang paling umum. Prosedur pengikatan ini biasanya diterapkan pada wafer silikon atau kaca yang dilapisi dengan film Au/Al.
Pemilihan paduan yang tepat bergantung pada suhu pemrosesan dan kompatibilitas bahan yang digunakan.
Selain itu, pengikatan eutektik memiliki lebih sedikit batasan pada kekasaran dan kerataan substrat dibandingkan dengan pengikatan langsung, yang membuatnya lebih fleksibel dalam aplikasi praktis. Dibandingkan dengan pengikatan anoda, tidak diperlukan tegangan tinggi, yang khususnya penting untuk sistem mikro-elektromekanis elektrostatik (MEMS). Lebih menguntungkan lagi, dibandingkan dengan proses pengikatan interlayer organik, pengikatan eutektik dapat lebih efektif meningkatkan pelepasan gas dan meningkatkan kinerja penyegelan.
Prosedur Operasi
Prapemrosesan
Langkah penting untuk pengikatan eutektik yang berhasil adalah persiapan permukaan. Sebelum persiapan, lapisan oksida pada permukaan silikon bertindak sebagai penghalang difusi dan harus dihilangkan untuk meningkatkan ikatan yang kuat. Metode penghilangan yang umum meliputi pengetsaan kimia basah (seperti pembersihan asam hidrofluorik), pengetsaan kimia kering, dan pengendapan uap kimia. Dalam beberapa aplikasi, permukaan juga perlu diolah terlebih dahulu menggunakan plasma hidrogen atau gas terfluorinasi seperti CF4.
Cara lain untuk memastikan daya rekat logam eutektik yang baik pada wafer silikon adalah dengan menggunakan lapisan daya rekat. Lapisan logam antara yang tipis ini mampu melekat secara efektif pada lapisan oksida dan berinteraksi dengan logam eutektik, sehingga meningkatkan ikatan pada lapisan di bawahnya.
Proses pengikatan
Setelah substrat diolah terlebih dahulu, kontak segera dilakukan untuk mencegah lapisan oksida tumbuh kembali. Selama proses pengikatan, substrat biasanya ditempatkan dalam atmosfer reduksi hidrogen polar dan aliran gas inert, yang membantu meningkatkan kontak logam.
Keseragaman panas dan tekanan di seluruh peralatan sangat penting untuk keberhasilan penjangkaran. Setelah dopan bersentuhan pada tingkat atom, dopan tersebut dipanaskan hingga mencapai suhu eutektik, yang mendorong reaksi antara logam, dan didukung oleh tekanan mekanis yang sesuai.
Proses pendinginan
Saat suhu turun di bawah titik eutektik, campuran material mulai memadat, biasanya membentuk lapisan tipis pada substrat silikon. Kuncinya terletak pada parameter proses yang tepat untuk mencegah retakan akibat tekanan selama pendinginan.
Pemanfaatan PotensialKarena kekuatan ikatannya yang unggul, ikatan eutektik sangat cocok untuk pembuatan sensor tekanan atau perangkat fluida. Pembuatan sensor dan aktuator mikromekanis memungkinkan penerapan fungsi elektronik atau mekanis di beberapa wafer, yang membuka skenario aplikasi baru.
Dengan kemajuan teknologi, ikatan eutektik menjadi bagian yang tak terpisahkan dari pembuatan komponen elektronik. Di masa mendatang, akankah kita benar-benar dapat menguasai teknologi ini dan mendorong pengembangan lebih banyak inovasi?
