Neuartige Mess- und Prüfverfahren zur Ermittlung der Bondfestigkeit von Full-Wafer-Verbindungen

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Zur Realisierung von Mehrlagenaufbauten und im Packaging kommen sowohl in der Mikrosystemtechnik (MST) als auch in der Nanostrukturtechnik heute hauptsächlich anodische Bondverbindungen, z.B. strukturierte Siliziumwafer auf Pyrexglass zum Einsatz. Das Silizium-Direktbonden, ein weiteres vielversprechendes Bondverfahren, erlaubt zusätzlich den Aufbau von Waferverbünden aus Silizium und damit ein wesentlich flexibleres MST-Design. Insbesondere das sog. "Niedertemperaturbonden" von Silizium wird derzeit kommerzialisiert und wird zukünftig als Standardprozess in der Fertigung verfügbar sein. Die Charakterisierung dieser Bondverbindungen, speziell der Haftfestigkeit, wird heute ausschließlich zerstörend durchgeführt, was für die Prozessentwicklung und Untersuchung verschiedener Störeinflüsse weitgehend ausreicht. In der Fertigung und Produktion von Mikro- und Nanosystemen erweisen sich diese Testmethoden jedoch als untauglich, da durch den zerstörenden Charakter dieser Tests die Funktion der übrigen, sich auf dem Wafer befindlichen Bauelemente gefährdet wird. Ziel des hier beschriebenen Projekts sind grundlegende Forschungsarbeiten zur Entwicklung von produktionstauglichen, zerstörungsfreien Verfahren zur Prüfung der Bondfestigkeit. Hierfür sollen zwei unterschiedliche Teststrategien entwickelt werden: Zum einen werden Teststrukturen entwickelt, die - auf Waferlevel integriert - ein in-situ-Monitoring der tatsächlich erzielten Bondfestigkeit ermöglichen. Des Weiteren sollen Prüfmethoden und Prüfkriterien erarbeitet werden, die bereits vor dem eigentlichen Verbinden der Wafer die zu erwartende Haftfestigkeit in Abhängigkeit von Topologie und Oberflächenrauhigkeit beider Substrate zuverlässig voraussagen. Die Entwicklung eines (bisher nicht verfügbaren) Messnormals für die Bondfestigkeit von Waferverbindungen stellt einen weiteren Schwerpunkt der Projektarbeit dar.