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공융 접합의 비밀: 낮은 온도에서 고강도 접합을 달성하는 방법?
오늘날 기술이 급속도로 발전하는 시대에, 낮은 온도에서 고강도 연결을 구현하는 방법은 핵심 과제로 떠올랐습니다. 공융 접합은 공융 납땜이라고도 하며, 중간 금속층을 사용하여 공융 시스템을 형성하는 웨이퍼 접합 기술입니다. 이 기술의 특징은 2상 평형 과정을 거치지 않고도 특정 조성과 온도에서 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 직접 변환할 수 있어 온도 요구 사항이 크게 줄어든다는 것입니다. 원은 새로운 문을 열어준다.
공융 합금의 녹는점은 종종 두 순수한 원소의 녹는점보다 낮은데, 이는 공융 접합에 중요합니다.
연구에 따르면 이 기술은 Venkatasubramanian 등이 1992년에 보고한 이래 GaAs-AlGaAs와 같은 에피택셜 물질을 실리콘 기판으로 옮기는 데 성공적으로 적용되어 왔으며, 태양 전지에서의 적용은 1994년에 더욱 검증되었습니다. 성능 . 공융 접합의 장점은 특히 공정이 저온 환경에서 수행될 경우 최종 조립에서 응력이 덜 발생하여 완벽한 솔루션이 되는 일회성 공정으로 밀폐형 패키징과 전기적 상호 연결을 달성할 수 있다는 점입니다. 전자공학 분야에서 계획.
효과적인 공융 접합을 달성하려면 접합 온도, 지속 시간, 도구 압력을 포함한 몇 가지 주요 매개변수를 고려해야 하며, 이는 각각 최종 접합 강도와 신뢰성에 영향을 미칩니다.
공융결합 개요
공융 접합의 기본 원리는 실리콘(Si)과 다양한 금속이 합금되어 공융 시스템을 형성할 수 있다는 것입니다. 실리콘-금(Si-Au)과 실리콘-알루미늄(Si-Al)은 가장 흔한 공융 형성물입니다. 이러한 접합 과정은 일반적으로 Au/Al 필름으로 코팅된 실리콘이나 유리 웨이퍼에 적용됩니다.
올바른 합금 선택은 가공 온도와 사용된 재료의 호환성에 따라 달라집니다.
또한, 공융 접합은 직접 접합과 비교했을 때 기판의 거칠기와 평탄도에 대한 제한이 적기 때문에 실제 적용에 더 유연합니다. 양극 접합과 비교해 고전압이 필요하지 않으며, 이는 정전기 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS)에 특히 중요합니다. 더욱 유리한 점은 유기 중간층의 접합 과정과 비교할 때 공융 접합은 가스 방출을 더 효과적으로 촉진하고 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다는 것입니다.
운영 절차
전처리
성공적인 공융 접합을 위한 중요한 단계는 표면 준비입니다. 준비 전에 실리콘 표면의 산화층은 확산 장벽 역할을 하므로 강력한 결합을 촉진하기 위해 제거해야 합니다. 일반적인 제거 방법으로는 습식 화학 에칭(불산 세척 등), 건식 화학 에칭, 화학 기상 증착 등이 있습니다. 일부 응용 분야에서는 수소 플라즈마나 CF4와 같은 불소가스를 사용하여 표면을 사전 처리해야 할 수도 있습니다.
공융 금속과 실리콘 웨이퍼의 양호한 접착력을 보장하는 또 다른 방법은 접착층을 사용하는 것입니다. 이러한 얇은 중간 금속층은 산화물층에 효과적으로 접착되고 공융 금속과 상호 작용하여 밑에 있는 층과의 결합을 촉진합니다.
본딩 프로세스
기판에 전처리가 완료되면 산화물 층이 다시 자라지 않도록 접촉을 즉시 수행합니다. 접합 과정에서 기판은 일반적으로 극성 수소와 불활성 가스 흐름의 환원 분위기에 놓이게 되는데, 이는 금속 접촉을 촉진하는 데 도움이 됩니다.
장비 전체에 걸쳐 열과 압력의 균일성은 고정의 성공에 매우 중요합니다. 도펀트가 원자 수준에서 접촉하면 공융 온도까지 가열되어 금속 간의 반응이 촉진되고 적절한 기계적 압력이 가해집니다.
냉각 과정
온도가 공융점 이하로 떨어지면 재료 혼합물이 응고되기 시작하여 일반적으로 실리콘 기판에 얇은 필름을 형성합니다. 핵심은 냉각 중 응력으로 인한 균열을 방지하기 위한 올바른 공정 매개변수에 있습니다.
잠재적인 사용뛰어난 접합 강도로 인해, 공융 접합은 압력 센서나 유체 장치 제조에 특히 적합합니다. 마이크로기계 센서와 액추에이터를 제조하면 여러 웨이퍼에 전자적 또는 기계적 기능을 배치할 수 있어 새로운 응용 분야가 열립니다.
기술의 발전으로 공융 접합은 전자 부품 제조에 없어서는 안 될 부분이 되고 있습니다. 미래에는 우리가 이 기술을 완전히 터득하고, 더 많은 혁신 개발을 촉진할 수 있을까요?
