[go: up one dir, main page]

DE102021200230A1 - Low temperature bonding method, substrate assembly - Google Patents

Low temperature bonding method, substrate assembly Download PDF

Info

Publication number
DE102021200230A1
DE102021200230A1 DE102021200230.7A DE102021200230A DE102021200230A1 DE 102021200230 A1 DE102021200230 A1 DE 102021200230A1 DE 102021200230 A DE102021200230 A DE 102021200230A DE 102021200230 A1 DE102021200230 A1 DE 102021200230A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sam layer
bonding
substrate
sam
bonding surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021200230.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Simon Genter
Ricardo Zamora
Christoph Schelling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021200230.7A priority Critical patent/DE102021200230A1/en
Priority to FR2200183A priority patent/FR3118776B1/en
Publication of DE102021200230A1 publication Critical patent/DE102021200230A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H10P90/1914
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C3/00Assembling of devices or systems from individually processed components
    • B81C3/001Bonding of two components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J183/00Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J183/04Polysiloxanes
    • H10P50/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/045Polysiloxanes containing less than 25 silicon atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Verfahren zum Niedertemperaturbonden eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, wobei das erste Substrat eine erste Bondfläche aufweist, wobei das zweite Substrat eine zweite Bondfläche aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:-- in einem ersten Schritt wird eine erste SAM-Schicht auf der ersten Bondfläche und/oder eine zweite SAM-Schicht auf der zweiten Bondfläche abgeschieden,-- in einem zweiten Schritt, nach dem ersten Schritt, wird das Niedertemperaturbonden durchgeführt, wobei beim Niedertemperaturbonden mithilfe der ersten SAM-Schicht und/oder die zweiten SAM-Schicht eine Bondverbindung zwischen der ersten Bondfläche und der zweiten Bondfläche ausgebildet wird.A method of low temperature bonding of a first substrate and a second substrate, the first substrate having a first bonding pad, the second substrate having a second bonding pad, the method comprising the steps of:-- in a first step, a first SAM layer is deposited the first bonding surface and/or a second SAM layer deposited on the second bonding surface,-- in a second step, after the first step, the low-temperature bonding is carried out, with the low-temperature bonding using the first SAM layer and/or the second SAM Layer a bond between the first bonding pad and the second bonding pad is formed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Niedertemperaturbonden eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, wobei das erste Substrat eine erste Bondfläche aufweist, wobei das zweite Substrat eine zweite Bondfläche aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Substratanordnung.The invention relates to a method for low-temperature bonding of a first substrate and a second substrate, the first substrate having a first bonding surface, the second substrate having a second bonding surface. Furthermore, the invention relates to a substrate arrangement.

Halbleiter-Bauelemente, wie beispielsweise MEMS (mikroelektromechanische Systeme), unterliegen durch die eingesetzten Funktionsmaterialien häufig starken Einschränkungen hinsichtlich der zulässigen Prozesstemperaturen. Insbesondere beim Zusammenfügen zweier Substrate - dem Waferbonden - sind daher Niedertemperaturbondverfahren gefragt.Semiconductor components such as MEMS (microelectromechanical systems) are often subject to severe limitations in terms of the permissible process temperatures due to the functional materials used. Low-temperature bonding processes are therefore in demand, especially when joining two substrates - wafer bonding.

In der US 2003/211705 A1 ist ein solches Niedertemperaturbondverfahren beschrieben, bei dem eine erste polierte Oberfläche leicht angeätzt und anschließend gegen eine zweite Oberfläche gebondet wird. Das Verfahren ist allerdings im Wesentlichen auf planare Oberflächen mit minimaler Rauigkeit eingeschränkt.In the U.S. 2003/211705 A1 describes such a low-temperature bonding method in which a first polished surface is slightly etched and then bonded against a second surface. However, the method is essentially limited to planar surfaces with minimal roughness.

Weitere Details zu den beim Direktbonden ablaufenden Prozessen sind beispielswiese in der folgenden Veröffentlichung offenbart: T. Plach, K. Hingerl, S. Tollabimazraehno, G. Hesser, V. Dragoi, and M. Wimplinger; Mechanisms for room temperature direct wafer bonding; Journal of Applied Physics 113, 094905 (2013).Further details on the processes involved in direct bonding are disclosed, for example, in the following publication: T. Plach, K. Hingerl, S. Tollabimazraehno, G. Hesser, V. Dragoi, and M. Wimplinger; Mechanisms for room temperature direct wafer bonding; Journal of Applied Physics 113, 094905 (2013).

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Niedertemperaturbonden bereitzustellen, mit dem eine vorteilhafte Bondverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Substrat schonend ausgebildet werden kann.It is an object of the present invention to provide a method for low-temperature bonding with which an advantageous bond connection between a first and a second substrate can be formed in a gentle manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Niedertemperaturbonden eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein besonders schonendes Niedertemperaturbonden zweier Oberflächen, insbesondere Bondflächen, erzielbar ist, welches eine höhere Rauigkeit der Bondflächen toleriert und flächenselektiv erfolgen kann. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, stabile und lokal ausbildbare Bondverbindungen mit einer hohen Rauigkeitstoleranz bei niedrigen Bondtemperaturen zu erreichen.The method according to the invention for low-temperature bonding of a first substrate and a second substrate according to the main claim has the advantage over the prior art that a particularly gentle low-temperature bonding of two surfaces, in particular bonding surfaces, can be achieved, which tolerates a higher roughness of the bonding surfaces and can be surface-selective. It is thus possible according to the invention to achieve stable bond connections that can be formed locally and have a high roughness tolerance at low bonding temperatures.

Es ist erfindungsgemäß insbesondere denkbar, dass die erste Bondfläche und die zweite Bondfläche beim Niedertemperaturbonden vorzugsweise direkt bzw. unmittelbar durch eine erste SAM-Schicht und/oder eine zweite SAM-Schicht verbunden werden. Es ist dabei besonders bevorzugt möglich, dass keine weiteren zusätzlich abgeschiedenen Zwischenschichten (außer der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht) zwischen der ersten und zweiten Bondfläche, insbesondere bei Beginn des Niedertemperaturbondens, vorhanden sind.It is particularly conceivable according to the invention that the first bonding surface and the second bonding surface are preferably connected directly or directly by a first SAM layer and/or a second SAM layer during low-temperature bonding. In this case, it is particularly preferably possible for no further additionally deposited intermediate layers (apart from the first and/or second SAM layer) to be present between the first and second bonding surface, in particular at the beginning of the low-temperature bonding.

Somit kann erfindungsgemäß ein Substratverbund, insbesondere umfassend ein MEMS-Bauelement, besonders schonend hergestellt werden. Es ist insbesondere denkbar, dass es sich bei dem mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Substratverbund bzw. der erzeugten Substratanordnung um einen SOI (silicon on insulator)-Wafer handelt.Thus, according to the invention, a substrate assembly, in particular comprising a MEMS component, can be produced particularly gently. In particular, it is conceivable that the composite substrate or the substrate arrangement produced with the aid of the method according to the invention is an SOI (silicon on insulator) wafer.

Unter der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht sind erfindungsgemäß selbstorganisierende Monolagenschichten (self-assembled monolayer, SAM) zu verstehen.According to the invention, the first and/or second SAM layer is to be understood as meaning self-organizing monolayer layers (self-assembled monolayer, SAM).

Beim Direktbonden zweier Oberflächen spielen Wassermoleküle eine entscheidende Rolle. Sie initiieren den Waferbond bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bei Raumtemperatur, diffundieren nachfolgend in die oberflächlichen Oxide der angrenzenden Bondflächen und reagieren dort unter Abspaltung von Wasserstoff ab. Um ausreichend Wassermoleküle an der Bondoberfläche bereitzustellen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, vor dem Bondschritt einen Ätzschritt auszuführen, der an der Bondoberfläche eine amorphe Schicht mit einem freien Volumen erzeugt. Diese so erzeugte amorphe Schicht fördert die Einlagerung von Wassermolekülen und ermöglicht schnelle Diffusions- und Umlagerungsprozesse an der Grenzfläche. Solche bekannten Verfahren erfordern jedoch den direkten mechanischen Kontakt der Bondoberflächen, damit sich chemische Bindungen über die Grenzfläche hinweg ausbilden können. Diese bekannten Verfahren tolerieren deshalb keine große Rauigkeit der Bondoberflächen.Water molecules play a crucial role in direct bonding of two surfaces. They initiate the wafer bond at low temperatures, particularly at room temperature, then diffuse into the superficial oxides of the adjoining bonding surfaces and react there with the elimination of hydrogen. In order to provide sufficient water molecules on the bonding surface, it is known from the prior art to carry out an etching step before the bonding step, which creates an amorphous layer with a free volume on the bonding surface. The amorphous layer created in this way promotes the storage of water molecules and enables rapid diffusion and rearrangement processes at the interface. However, such known methods require direct mechanical contact of the bonding surfaces so that chemical bonds can form across the interface. Therefore, these known methods do not tolerate any great roughness of the bonding surfaces.

Erfindungsgemäß ist es hingegen möglich, dass mithilfe der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht ein verbessertes Niedertemperaturbonden von Substraten ermöglich wird, wobei eine größere Oberflächenrauigkeit der Bondflächen tolerierbar wird und ein darüber hinaus ein lokal begrenztes Bonden bzw. strukturiertes Bonden ermöglicht wird.According to the invention, on the other hand, it is possible for the first and/or second SAM layer to enable improved low-temperature bonding of substrates, with greater surface roughness of the bonding surfaces being tolerable and moreover locally limited bonding or structured bonding being made possible.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments and embodiments result from the dependent claims.

Bevorzugt ist es gemäß einer Ausführungsform denkbar, dass das Niedertemperaturbonden im zweiten Schritt bei einer Temperatur unterhalb von 100°C, bevorzugt bei einer Temperatur unterhalb von 50°C, besonders bevorzugt bei Raumtemperatur, durchgeführt wird. Insbesondere ist eine Temperatur oberhalb von 0°C, bevorzugt oberhalb von 10°C, für das Niedertemperaturbonden denkbar. Die Raumtemperatur wird insbesondere als Temperatur zwischen einschließlich 17°C und 23°C verstanden. Es ist somit möglich, durch das Bonden bei niedrigen Temperaturen ein besonders schonendes Verfahren bereitzustellen, was vorteilhaft für eine Vielzahl von unterschiedlichen Bauelementen und Anwendungen ist.According to one embodiment, it is preferably conceivable for the low-temperature bonding in the second step to take place at a temperature below of 100°C, preferably at a temperature below 50°C, particularly preferably at room temperature. In particular, a temperature above 0° C., preferably above 10° C., is conceivable for low-temperature bonding. The room temperature is understood in particular as a temperature between 17°C and 23°C inclusive. It is thus possible to provide a particularly gentle method by bonding at low temperatures, which is advantageous for a large number of different components and applications.

Dadurch, dass in einem Zwischenschritt, nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt, für die erste SAM-Schicht und/oder die zweite SAM-Schicht teilweise oder vollständig eine Hydrophilisierung durchgeführt wird, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass die erste SAM-Schicht und/oder die zweite SAM-Schicht zu Beginn des zweiten Schritts, insbesondere zu Beginn des Niedertemperaturbondens, hydrophile Eigenschaften aufweist, was die oberflächennahe Einlagerung der für das Bonden notwendigen Wassermoleküle befördert.The fact that hydrophilization is carried out partially or completely for the first SAM layer and/or the second SAM layer in an intermediate step, after the first step and before the second step, makes it particularly advantageous according to one embodiment of the present invention Way possible that the first SAM layer and / or the second SAM layer at the beginning of the second step, in particular at the beginning of the low-temperature bonding, has hydrophilic properties, which promotes the near-surface storage of the water molecules necessary for bonding.

Dadurch, dass in dem Zwischenschritt, nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt, die erste SAM-Schicht und/oder die zweite SAM-Schicht teilweise oder vollständig einer reaktiv-oxidierenden Atmosphäre, insbesondere umfassend Ozon, Wasserdampf und/oder Reaktivsauerstoff, ausgesetzt werden, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass eine vorteilhafte Hydrophilisierung der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht durchgeführt wird. Es ist denkbar, dass die erste SAM-Schicht und/oder die zweite SAM-Schicht der reaktiv-oxidierenden Atmosphäre lokal oder vollflächig ausgesetzt werden.Because in the intermediate step, after the first step and before the second step, the first SAM layer and/or the second SAM layer is partially or completely exposed to a reactive-oxidizing atmosphere, in particular comprising ozone, water vapor and/or reactive oxygen it is conceivable according to one embodiment of the present invention that an advantageous hydrophilization of the first and/or second SAM layer is carried out. It is conceivable for the first SAM layer and/or the second SAM layer to be exposed locally or over the entire surface to the reactive-oxidizing atmosphere.

Dadurch, dass in dem Zwischenschritt, nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt, insbesondere zur Hydrophilisierung der ersten SAM-Schicht und/oder der zweiten SAM-Schicht, elektromagnetische Strahlung verwendet wird, wobei die elektromagnetische Strahlung vorzugsweise eine Energie von größer als 6 eV und/oder eine Wellenlänge von kleiner als 200 nm aufweist, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass eine vorteilhafte Hydrophilisierung durchgeführt wird. Vorteilhaft kann eine Hydrophilisierung somit durch eine energiereiche elektromagnetische Strahlung in einer Atmosphäre, beispielsweise mit Wasserdampf und/oder Sauerstoff, geschehen. Die energiereiche elektromagnetische Strahlung besitzt vorzugsweise eine Energie größer als 6 eV bzw. eine Wellenlänge kleiner als 200 nm, wodurch notwendige reaktive Spezies durch direkte Photoanregung entstehen können. Durch Verwendung einer Photomaske kann hierbei die Hydrophilisierung lokal auf vorgesehene Bereiche der Bondoberfläche(n) begrenzt werden.Because electromagnetic radiation is used in the intermediate step, after the first step and before the second step, in particular for making the first SAM layer and/or the second SAM layer hydrophilic, the electromagnetic radiation preferably having an energy of greater than 6 eV and/or has a wavelength of less than 200 nm, it is conceivable according to one embodiment of the present invention that an advantageous hydrophilization is carried out. Hydrophilization can thus advantageously take place by means of high-energy electromagnetic radiation in an atmosphere, for example with water vapor and/or oxygen. The high-energy electromagnetic radiation preferably has an energy greater than 6 eV or a wavelength less than 200 nm, as a result of which necessary reactive species can arise through direct photoexcitation. By using a photomask, the hydrophilization can be limited locally to the intended areas of the bonding surface(s).

Dadurch, dass in einem Zusatzschritt, nach dem zweiten Schritt, die gebondete erste und zweite Bondfläche, und insbesondere das gebondete erste und zweite Substrat, einer Temperatur von größer als 150°C ausgesetzt werden, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass die im zweiten Schritt erzeuge Bondverbindung zwischen der ersten und zweiten Bondfläche besonders vorteilhaft verfestigt werden, um eine permanente und hochfeste Waferbondverbindung auszubilden. Bei dieser Temperatur reagieren die Wassermoleküle mit dem Substratmaterial jenseits der oberflächlich an den Bondflächen vorhandenen dünnen Oxidschicht ab und die Bindungen über die Bondgrenzfläche und zwischen den SAM-Molekülen vernetzen nach. Es ist beispielsweise denkbar, dass die Temperatur, der die erste und zweite Bondfläche im Zusatzschritt ausgesetzt werden, zwischen 150°C und 400°C, bevorzugt zwischen 150°C und 300°C, weiter bevorzugt zwischen 150°C und 200°C, liegt.Due to the fact that in an additional step, after the second step, the bonded first and second bonding surface, and in particular the bonded first and second substrate, are exposed to a temperature of greater than 150° C., it is conceivable according to one embodiment of the present invention that the bond connection produced in the second step between the first and second bonding surface can be particularly advantageously strengthened in order to form a permanent and high-strength wafer bond connection. At this temperature, the water molecules react with the substrate material beyond the thin oxide layer present on the surface of the bonding surfaces and the bonds across the bonding interface and between the SAM molecules continue to crosslink. It is conceivable, for example, that the temperature to which the first and second bonding surfaces are exposed in the additional step is between 150° C. and 400° C., preferably between 150° C. and 300° C., more preferably between 150° C. and 200° C. lies.

Dadurch, dass die im ersten Schritt abgeschiedene erste SAM-Schicht und/oder die zweite SAM-Schicht Kettenmoleküle umfasst, wobei die erste SAM-Schicht und/oder die zweite SAM-Schicht vorzugsweise durch und/oder mithilfe von Siloxan-Kettenmolekülen gebildet ist, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass eine vorteilhafte SAM-Schicht zur Herstellung der Bondverbindung zwischen der ersten und zweiten Bondfläche verwendet wird. Es ist vorzugsweise möglich, dass es sich bei der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht beispielsweise um methylierte Siloxan-Kettenmoleküle, wie 3,3,5,5,7,7,7-Heptamethyltetrasiloxan oder 2-BIS-TRIMETHYLSILOXAN, handelt, deren Methylgruppen nach der Abscheidung im ersten Schritt, vorzugsweise mittels einer Nachbehandlung im Zwischenschritt, nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt, durch Hydroxylgruppen ersetzt werden. Zur Ausbildung temporärer Bondverbindungen ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, reine Kohlenwasserstoffketten einzusetzen, deren endständige Terminierung durch die Behandlung, insbesondere im Zwischenschritt, aufoxidiert werden, sodass sich Carboxyl- oder Hydroxylgruppen ausbilden.Because the first SAM layer deposited in the first step and/or the second SAM layer comprises chain molecules, the first SAM layer and/or the second SAM layer preferably being formed by and/or with the aid of siloxane chain molecules, it is conceivable according to an embodiment of the present invention that an advantageous SAM layer is used to produce the bond connection between the first and second bonding surface. It is preferably possible for the first and/or second SAM layer to be, for example, methylated siloxane chain molecules, such as 3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxane or 2-BIS-TRIMETHYLSILOXANE, whose methyl groups are replaced by hydroxyl groups after the deposition in the first step, preferably by means of a post-treatment in the intermediate step, after the first step and before the second step. For the formation of temporary bonded connections, it is alternatively or additionally conceivable to use pure hydrocarbon chains whose terminal termination is oxidized by the treatment, in particular in the intermediate step, so that carboxyl or hydroxyl groups are formed.

Dadurch, dass im ersten Schritt zur Abscheidung der ersten SAM-Schicht und/oder der zweiten SAM-Schicht ein Precursor verwendet wird, wobei der Precursor insbesondere kettenförmige Silane, wie Chlorsilane, und/oder Methoxysilane, und/oder Ethoxysilane, und/oder Disilazane, und/oder Dimethylaminsilane, umfasst, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, die erste und/oder zweite SAM-Schicht vorteilhaft abzuscheiden. Die Ankergruppen dieser kettenförmigen SAM-Precursoren reagieren im ersten Schritt vorzugsweise mit den Oberflächenhydroxylen der ersten und/oder zweiten Bondfläche ab, sodass die Molekülketten an der oder den Bondoberflächen verankern. Insbesondere kann es auch sein, dass auf den beiden Bondflächen zwei verschiedene SAM-Schichten aufgebracht werden.Because a precursor is used in the first step for depositing the first SAM layer and/or the second SAM layer, the precursor being in particular chain-shaped silanes such as chlorosilanes and/or methoxysilanes and/or ethoxysilanes and/or disilazanes , and/or dimethylaminosilane, it is conceivable according to one embodiment of the present invention to advantageously coat the first and/or second SAM layer divorce In the first step, the anchor groups of these chain-like SAM precursors preferably react with the surface hydroxyls of the first and/or second bonding surface, so that the molecular chains are anchored to the bonding surface or surfaces. In particular, it can also be the case that two different SAM layers are applied to the two bonding surfaces.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass zunächst in einem Vorschritt eine erste und eine zweite Bondfläche am ersten Substrat und zweiten Substrat ausgebildet werden, wobei die Bondflächen zumindest oberflächlich dünne Oxide und/oder Hydroxyle aufweisen. Dies erfolgt beispielsweise durch thermische Oxidation, Sauerstoffplasmabehandlung, LPCVD (low pressure chemical vapour deposition)-, PECVD (plasma-enhanced chemical vapour deposition)- und/oder ALD (atomic layer deposition)-Beschichtung. Im ersten Schritt wird dann auf wenigstens eine der Bondflächen eine SAM-Schicht abgeschieden. Als Precursor kommen dabei beispielsweise kettenförmige Chlorsilane zum Einsatz, die mit den Oberflächenhydroxylen abreagieren und so die Molekülketten an der Bondoberfläche verankern. Im zweiten Schritt, nach dem ersten Schritt, werden abschließend die erste und zweite Bondfläche bei niedriger Temperatur, vorzugsweise bei Raumtemperatur, aufeinander gebondet. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die kettenförmigen SAM-Moleküle wegen ihrer mechanischen Nachgiebigkeit Rauigkeiten teilweise ausgleichen können und die SAM-Schicht oder die beiden SAM-Schichten freies Volumen bedingt durch ihre vergleichsweise geringeren Atomdichten bereitstellen. Wünschenswert ist hierbei, dass die erste und/oder zweite SAM-Schicht hydrophil ausgebildet ist, um Wassermoleküle anzuziehen. Hydrophilie von Molekülketten entsteht durch terminierende polare Endgruppen wie beispielsweise OH-Gruppen am SAM-Molekül. Würde das SAM-Molekül diese polaren Gruppen bereits als Precursor vor der Abscheidung (also vor bzw. im ersten Schritt) aufweisen, bestünde die Gefahr einer ungewollten vorzeitigen Polymerisierung der Moleküle untereinander, da die Ankergruppen ebenfalls spezifisch durch Abspaltung von Wassermolekülen an Hydroxylen auf der Oberfläche immobilisiert werden. Eine direkte und partikelfreie Abscheidung hydrophiler, OH-terminierter SAM-Schichten ist daher nicht möglich. Besonders bevorzugt ist es erfindungsgemäß jedoch möglich, durch lokale oder flächige Exposition der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht vor dem Bonden, also vor dem zweiten Schritt und nach dem ersten Schritt, gegenüber einer reaktiv-oxidierenden Atmosphäre, beispielsweise aufweisend Ozon, Wasserdampf und/oder Reaktivsauerstoff, eine Hydrophilisierung zu erreichen. Vorteilhaft kann dies beispielsweise durch eine energiereiche elektromagnetische Strahlung in einer Atmosphäre mit Wasserdampf und/oder Sauerstoff geschehen. Die energiereiche elektromagnetische Strahlung besitzt dabei vorzugsweise eine Energie größer als 6 eV bzw. eine Wellenlänge kleiner als 200 nm, wodurch notwendige reaktive Spezies durch direkte Photoanregung lokal entstehen können. Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, den bei niedriger Temperatur, insbesondere bei Raumtemperatur, gebondeten Waferverbund nachfolgend, also insbesondere nach dem zweiten Schritt, einer Temperatur von größer 150°C (und beispielsweise unterhalb von 400°C oder unterhalb von 300°C oder unterhalb 200°C) auszusetzen, um einen hochfesten permanenten Waferbond auszubilden. Bei dieser Temperatur reagieren die Wassermoleküle mit dem Substratmaterial jenseits der oberflächlich vorhandenen dünnen Oxidschicht ab und die Bindungen über die Bondgrenzfläche und zwischen den SAM-Molekülen vernetzen nach.According to one embodiment of the present invention, it is conceivable that a first and a second bonding surface are initially formed on the first substrate and second substrate in a preliminary step, the bonding surfaces having thin oxides and/or hydroxyls at least on the surface. This is done, for example, by thermal oxidation, oxygen plasma treatment, LPCVD (low pressure chemical vapor deposition), PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) and/or ALD (atomic layer deposition) coating. In the first step, a SAM layer is then deposited on at least one of the bonding surfaces. For example, chain-like chlorosilanes are used as precursors, which react with the surface hydroxyls and thus anchor the molecular chains to the bond surface. In the second step, after the first step, the first and second bonding surfaces are finally bonded to one another at a low temperature, preferably at room temperature. A particular advantage is that the chain-like SAM molecules can partially compensate for roughness due to their mechanical flexibility and the SAM layer or the two SAM layers provide free volume due to their comparatively lower atomic densities. It is desirable here that the first and/or second SAM layer is hydrophilic in order to attract water molecules. Hydrophilicity of molecular chains is caused by terminating polar end groups such as OH groups on the SAM molecule. If the SAM molecule already had these polar groups as a precursor before the deposition (i.e. before or in the first step), there would be a risk of unwanted premature polymerization of the molecules among themselves, since the anchor groups are also specifically formed by splitting off water molecules on hydroxyls on the surface be immobilized. A direct and particle-free deposition of hydrophilic, OH-terminated SAM layers is therefore not possible. However, it is particularly preferably possible according to the invention to expose the first and/or second SAM layer to a reactive-oxidizing atmosphere, for example containing ozone, water vapor and / or reactive oxygen to achieve hydrophilization. This can advantageously be done, for example, by high-energy electromagnetic radiation in an atmosphere with water vapor and/or oxygen. The high-energy electromagnetic radiation preferably has an energy of more than 6 eV or a wavelength of less than 200 nm, as a result of which necessary reactive species can arise locally through direct photoexcitation. It is additionally or alternatively possible to subject the wafer assembly bonded at a low temperature, in particular at room temperature, subsequently, i.e. in particular after the second step, to a temperature of greater than 150°C (and for example below 400°C or below 300°C or below 200°C) to form a high strength permanent wafer bond. At this temperature, the water molecules react with the substrate material beyond the thin oxide layer present on the surface and the bonds across the bonding interface and between the SAM molecules continue to crosslink.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Substratanordnung, umfassend ein mithilfe eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebondetes erstes Substrat und zweites Substrat, wobei die Bondverbindung zwischen der ersten Bondfläche und der zweiten Bondfläche insbesondere mithilfe der ersten SAM-Schicht und/oder die zweiten SAM-Schicht ausgebildet ist.Another subject matter of the present invention is a substrate arrangement, comprising a first substrate and a second substrate bonded using a method according to an embodiment of the present invention, the bond connection between the first bonding surface and the second bonding surface being made in particular using the first SAM layer and/or the second SAM layer is formed.

Es ist insbesondere denkbar, dass das erste Substrat und/oder das zweite Substrat ein mikromechanisches Element, insbesondere ein MEMS (mikroelektromechanisches Element) aufweist, bevorzugt einen oder mehrere Sensoren. Bei dem oder den Sensoren kann es sich vorzugsweise um Inertialsensoren, insbesondere Drehratensensoren und/oder Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Mikrospiegel, Resonatoren und/oder Mikrofone handeln. Auch andere mikromechanische Sensortypen oder Aktoren sind denkbar.In particular, it is conceivable that the first substrate and/or the second substrate has a micromechanical element, in particular a MEMS (microelectromechanical element), preferably one or more sensors. The sensor or sensors can preferably be inertial sensors, in particular yaw rate sensors and/or acceleration sensors, pressure sensors, micromirrors, resonators and/or microphones. Other micromechanical sensor types or actuators are also conceivable.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention.
  • 2a und 2b zeigen schematische Darstellungen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2a and 2 B FIG. 12 shows schematic representations of a method according to an embodiment of the present invention.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Bondverbindung gemäß dem Stand der Technik. 3 shows a schematic representation of a bond according to the prior art.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Bondverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 12 shows a schematic representation of a bond connection according to an embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference symbols and are therefore usually named or mentioned only once.

In 1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Niedertemperaturbonden eines ersten Substrats 10 und eines zweiten Substrats 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In einem Vorschritt 100, vor einem ersten Schritt 101, wird eine erste Bondfläche 11 an dem ersten Substrat 10 und eine zweite Bondfläche 21 an dem zweiten Substrat 20 bereitgestellt. Vorzugsweise weisen die Bondflächen 11, 21 zumindest oberflächlich Oxide und Hydroxyle auf. Dies erfolgt beispielsweise durch natürliche Oxidbildung, thermische Oxidation, LPCVD-, PECVD- und/oder ALD-Beschichtung. Im ersten Schritt 101 wird eine erste SAM-Schicht 1 auf einer ersten Bondfläche 11 des ersten Substrats 10 und/oder eine zweite SAM-Schicht auf einer zweiten Bondfläche 21 des zweiten Substrats 20 abgeschieden. Als Precursor zur Erzeugung der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht 1 kommen dabei beispielsweise kettenförmige Chlorsilane zum Einsatz, die mit den Oberflächenhydroxylen abreagieren und so die Molekülketten an der Bondoberfläche, also insbesondere an der ersten und/oder zweiten Bondfläche 11, 21, verankern. Im zweiten Schritt 102, nach dem ersten Schritt 101, werden die erste und zweite Bondfläche 11, 21 bei niedriger Temperatur, vorzugsweise bei Raumtemperatur, aufeinander gebondet, wobei mithilfe der ersten SAM-Schicht 1 und/oder der zweiten SAM-Schicht eine Bondverbindung ausgebildet wird. Somit entsteht eine Substratanordnung bzw. ein Waferverbund. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die kettenförmigen SAM-Moleküle wegen ihrer mechanischen Nachgiebigkeit Rauigkeiten ausgleichen können und dass die SAM-Schicht bzw. die beiden SAM-Schichten freies Volumen bedingt durch ihre vergleichsweise geringeren Atomdichte bereitstellen (vgl. 4). Wünschenswert ist hierbei, dass die erste und/oder zweite SAM-Schicht 1 hydrophil ausgebildet ist, um Wassermoleküle anzuziehen. Hydrophilie von Molekülketten entsteht durch terminierende polare Endgruppen wie beispielsweise OH-Gruppen an den SAM-Molekülen der SAM-Schicht(en) 1. Würde das SAM-Molekül diese polaren Gruppen bereits als Precursor vor der Abscheidung (also vor bzw. im ersten Schritt 101) aufweisen, bestünde die Gefahr einer ungewollten, vorzeitigen Polymerisierung der Moleküle untereinander, da die Ankergruppen ebenfalls spezifisch durch Abspaltung von Wassermolekülen an Hydroxylen auf der Oberfläche immobilisiert werden. Eine direkte partikelfreie Abscheidung hydrophiler SAM-Schichten ist daher nicht möglich. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist es jedoch möglich, in einem optionalen Zwischenschritt 101', vor dem zweiten Schritt 102 und nach dem ersten Schritt 101, durch lokale oder flächige Exposition der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht 1 gegenüber einer reaktiv-oxidierenden Atmosphäre, beispielsweise aufweisend Ozon, Wasserdampf und/oder Reaktivsauerstoff, eine Hydrophilisierung der abgeschiedenen ersten und/oder zweiten SAM-Schicht 1 zu erreichen. Vorteilhaft kann dies beispielsweise durch eine energiereiche elektromagnetische Strahlung in einer Atmosphäre mit Wasserdampf und/oder Sauerstoff geschehen. Die energiereiche elektromagnetische Strahlung besitzt dabei vorzugsweise eine Energie größer als 6 eV bzw. eine Wellenlänge kleiner als 200nm, wodurch notwendige reaktive Spezies durch direkte Photoanregung lokal entstehen können.In 1 1 is a schematic representation of a method for low temperature bonding of a first substrate 10 and a second substrate 20 according to an embodiment of the present invention. In a preliminary step 100, before a first step 101, a first bonding pad 11 on the first substrate 10 and a second bonding pad 21 on the second substrate 20 are provided. The bonding surfaces 11, 21 preferably have oxides and hydroxyls at least on the surface. This is done, for example, by natural oxide formation, thermal oxidation, LPCVD, PECVD and/or ALD coating. In the first step 101 a first SAM layer 1 is deposited on a first bonding surface 11 of the first substrate 10 and/or a second SAM layer is deposited on a second bonding surface 21 of the second substrate 20 . As a precursor for producing the first and/or second SAM layer 1, chain-like chlorosilanes are used, for example, which react with the surface hydroxyls and thus anchor the molecular chains on the bonding surface, i.e. in particular on the first and/or second bonding surface 11, 21 . In the second step 102, after the first step 101, the first and second bonding pads 11, 21 are bonded to one another at low temperature, preferably at room temperature, a bond connection being formed with the aid of the first SAM layer 1 and/or the second SAM layer becomes. A substrate arrangement or a wafer assembly is thus created. A particular advantage is that the chain-like SAM molecules can compensate for roughness due to their mechanical flexibility and that the SAM layer or the two SAM layers provide free volume due to their comparatively lower atomic density (cf. 4 ). It is desirable here that the first and/or second SAM layer 1 is hydrophilic in order to attract water molecules. Hydrophilicity of molecular chains is caused by terminating polar end groups such as OH groups on the SAM molecules of the SAM layer(s) 1. If the SAM molecule already had these polar groups as a precursor before the deposition (i.e. before or in the first step 101 ). A direct particle-free deposition of hydrophilic SAM layers is therefore not possible. According to the illustrated embodiment, however, it is possible in an optional intermediate step 101', before the second step 102 and after the first step 101, by exposing the first and/or second SAM layer 1 locally or over a large area to a reactive-oxidizing atmosphere, for example comprising ozone, water vapor and/or reactive oxygen, to achieve hydrophilization of the deposited first and/or second SAM layer 1. This can advantageously be done, for example, by high-energy electromagnetic radiation in an atmosphere with water vapor and/or oxygen. The high-energy electromagnetic radiation preferably has an energy of more than 6 eV or a wavelength of less than 200 nm, as a result of which necessary reactive species can arise locally as a result of direct photoexcitation.

Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, den bei niedriger Temperatur, insbesondere bei Raumtemperatur, gebondeten Waferverbund in einem Zusatzschritt 103, nach dem zweiten Schritt 102, einer Temperatur von größer 150°C auszusetzen, um einen hochfesten permanenten Waferbond auszubilden. Bei dieser Temperatur reagieren die Wassermoleküle mit dem Substratmaterial jenseits der oberflächlich vorhandenen dünnen Oxidschicht ab und die Bindungen über die Bondgrenzfläche und zwischen den SAM-Molekülen vernetzen nach.It is additionally or alternatively possible to expose the wafer assembly bonded at low temperature, in particular at room temperature, to a temperature of greater than 150° C. in an additional step 103 after the second step 102 in order to form a high-strength permanent wafer bond. At this temperature, the water molecules react with the substrate material beyond the thin oxide layer present on the surface and the bonds across the bonding interface and between the SAM molecules continue to crosslink.

Bei der ersten und/oder zweiten SAM-Schicht 1 kann es sich insbesondere um methylierte Siloxan-Kettenmoleküle, wie beispielsweise 3,3,5,5,7,7,7-Heptamethyltetrasiloxan oder 2-BIS-TRIMETHYLSILOXAN, handeln, deren Methylgruppen nach der Beschichtung im ersten Schritt 101 mittels der zuvor beschriebenen Nachbehandlung im Zwischenschritt 101' durch Hydroxylgruppen ersetzt werden (vgl. auch 2a und 2b).The first and/or second SAM layer 1 can be, in particular, methylated siloxane chain molecules, such as 3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxane or 2-BIS-TRIMETHYLSILOXANE, whose methyl groups follow of the coating in the first step 101 by means of the previously described post-treatment in the intermediate step 101' are replaced by hydroxyl groups (cf. also 2a and 2 B) .

Zur Ausbildung temporärer Bondverbindungen ist es denkbar, reine Kohlenwasserstoffketten einzusetzen, deren endständige Terminierung durch die Behandlung aufoxidiert werden, sodass sich Carboxyl- oder Hydroxylgruppen ausbilden.To form temporary bonds, it is conceivable to use pure hydrocarbon chains whose terminal termination is oxidized by the treatment, so that carboxyl or hydroxyl groups are formed.

In den 2a und 2b sind schematische Darstellungen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 2a ist dabei die Abscheidung einer ersten SAM-Schicht 1 auf einer ersten Bondfläche 11 eines ersten Substrats 10 gemäß einem ersten Schritt 101 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hierbei ist die die Oberflächenverankerungsreaktion am Beispiel von 1,1,1-Trichloro-3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxan in 2a gezeigt. Im linken Teil der 2b ist eine schematische Darstellung der Hydroxylierung, insbesondere im Zwischenschritt 101', am Beispiel von 1,1,1-Trichloro-3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxan dargestellt. Im rechten Teil der 2b ist eine schematische Darstellung des Bondvorgangs im zweiten Schritt 102 am Beispiel von 1,1,1-Trichloro-3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxan dargestellt. Im zweiten Schritt 102 wird die zweite Bondfläche 21 des zweiten Substrats 20 über die SAM-Schicht 1 an die erste Bondfläche 11 des ersten Substrats 10 gebondet, insbesondere bei niedriger Temperatur.In the 2a and 2 B Schematic representations of a method according to an embodiment of the present invention are shown. In 2a 1 shows the deposition of a first SAM layer 1 on a first bonding surface 11 of a first substrate 10 according to a first step 101 of the present invention. Here, the surface anchoring reaction using the example of 1,1,1-trichloro-3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxane in 2a shown. In the left part of 2 B is a schematic representation of the hydroxylation, in particular in the intermediate step 101', using the example of 1,1,1-trichloro-3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxane. In the right part of 2 B a schematic representation of the bonding process in the second step 102 is shown using the example of 1,1,1-trichloro-3,3,5,5,7,7,7-heptamethyltetrasiloxane. In the second step 102, the second bonding pad 21 of the second substrate 20 is bonded to the first bonding pad 11 of the first substrate 10 via the SAM layer 1, in particular at a low temperature.

In 3 ist eine schematische Darstellung einer Bondverbindung gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Die beiden Bondflächen 11', 21' weisen Rauigkeiten auf. Eine chemische Verbindung ergibt sich nur im Umfeld der direkten Kontaktstellen der beiden Oberflächen 11', 21', was in vielen Fällen zu einer Bondverbindung führt, die allenfalls eine geringe Festigkeit aufweist.In 3 a schematic representation of a bond connection according to the prior art is shown. The two bonding surfaces 11', 21' have roughness. A chemical bond only occurs in the vicinity of the direct contact points of the two surfaces 11', 21', which in many cases leads to a bonded connection that at best has little strength.

In 4 ist hingegen eine schematische Darstellung einer Bondverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zwischen der ersten und zweiten Bondfläche 11, 12 ist eine erste SAM-Schicht 1 und/oder eine zweite SAM-Schicht angeordnet. Die nachgiebige SAM-Schicht 1 vermittelt bei gegebener Rauigkeit einen größeren Kontaktbereich, über den chemische Bindungen zwischen den beiden Bondflächen 11, 12 entstehen können. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Verbindung.In 4 on the other hand, a schematic representation of a bond connection according to an embodiment of the present invention is shown. A first SAM layer 1 and/or a second SAM layer is arranged between the first and second bonding surface 11, 12. For a given roughness, the flexible SAM layer 1 provides a larger contact area over which chemical bonds can form between the two bonding surfaces 11, 12. This results in an improved connection.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2003211705 A1 [0003]US2003211705A1 [0003]

Claims (9)

Verfahren zum Niedertemperaturbonden eines ersten Substrats (10) und eines zweiten Substrats (20), wobei das erste Substrat (10) eine erste Bondfläche (11) aufweist, wobei das zweite Substrat (20) eine zweite Bondfläche (21) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: -- in einem ersten Schritt (101) wird eine erste SAM-Schicht (1) auf der ersten Bondfläche (11) und/oder eine zweite SAM-Schicht auf der zweiten Bondfläche (21) abgeschieden, -- in einem zweiten Schritt (102), nach dem ersten Schritt, wird das Niedertemperaturbonden durchgeführt, wobei beim Niedertemperaturbonden mithilfe der ersten SAM-Schicht (1) und/oder die zweiten SAM-Schicht eine Bondverbindung zwischen der ersten Bondfläche (11) und der zweiten Bondfläche (21) ausgebildet wird.Method for low-temperature bonding of a first substrate (10) and a second substrate (20), the first substrate (10) having a first bonding surface (11), the second substrate (20) having a second bonding surface (21), the method includes the following steps: -- in a first step (101) a first SAM layer (1) is deposited on the first bonding surface (11) and/or a second SAM layer on the second bonding surface (21), -- In a second step (102), after the first step, the low-temperature bonding is carried out, with low-temperature bonding using the first SAM layer (1) and/or the second SAM layer to create a bond between the first bonding surface (11) and the second bonding surface (21) is formed. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Niedertemperaturbonden im zweiten Schritt (102) bei einer Temperatur unterhalb von 100°C, bevorzugt bei einer Temperatur unterhalb von 50°C, besonders bevorzugt bei Raumtemperatur, durchgeführt wird.procedure after claim 1 , wherein the low-temperature bonding in the second step (102) is carried out at a temperature below 100° C., preferably at a temperature below 50° C., particularly preferably at room temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Zwischenschritt (101'), nach dem ersten Schritt (101) und vor dem zweiten Schritt (102), für die erste SAM-Schicht (1) und/oder die zweite SAM-Schicht teilweise oder vollständig eine Hydrophilisierung durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in an intermediate step (101'), after the first step (101) and before the second step (102), for the first SAM layer (1) and/or the second SAM layer partially or complete hydrophilization is carried out. Verfahren nach Anspruch 3, wobei in dem Zwischenschritt (101'), nach dem ersten Schritt (101) und vor dem zweiten Schritt (102), die erste SAM-Schicht (1) und/oder die zweite SAM-Schicht teilweise oder vollständig einer reaktiv-oxidierenden Atmosphäre, insbesondere umfassend Ozon, Wasserdampf und/oder Reaktivsauerstoff, ausgesetzt wird bzw. werden.procedure after claim 3 , wherein in the intermediate step (101 '), after the first step (101) and before the second step (102), the first SAM layer (1) and / or the second SAM layer partially or completely a reactive-oxidizing atmosphere , in particular comprising ozone, water vapor and/or reactive oxygen, is or are exposed. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei in dem Zwischenschritt (101'), nach dem ersten Schritt (101) und vor dem zweiten Schritt (102), insbesondere zur Hydrophilisierung der ersten SAM-Schicht (1) und/oder der zweiten SAM-Schicht elektromagnetische Strahlung verwendet wird, wobei die elektromagnetische Strahlung vorzugsweise eine Energie von größer als 6 eV und/oder eine Wellenlänge von kleiner als 200 nm aufweist.Procedure according to one of claims 3 or 4 , wherein electromagnetic radiation is used in the intermediate step (101'), after the first step (101) and before the second step (102), in particular for making the first SAM layer (1) and/or the second SAM layer hydrophilic, wherein the electromagnetic radiation preferably has an energy of greater than 6 eV and/or a wavelength of less than 200 nm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Zusatzschritt (103), nach dem zweiten Schritt (102), die gebondete erste und zweite Bondfläche (11, 21), und insbesondere das gebondete erste und zweite Substrat (10, 20), einer Temperatur von größer als 150°C ausgesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein in an additional step (103), after the second step (102), the bonded first and second bonding surface (11, 21), and in particular the bonded first and second substrate (10, 20), one exposed to temperatures in excess of 150°C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die im ersten Schritt (101) abgeschiedene erste SAM-Schicht (1) und/oder die zweite SAM-Schicht Kettenmoleküle umfasst, wobei die erste SAM-Schicht (1) und/oder die zweite SAM-Schicht vorzugsweise durch und/oder mithilfe von Siloxan-Kettenmolekülen gebildet ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first SAM layer (1) and/or the second SAM layer deposited in the first step (101) comprises chain molecules, wherein the first SAM layer (1) and/or the second SAM Layer is preferably formed by and / or with the help of siloxane chain molecules. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten Schritt (101) zur Abscheidung der ersten SAM-Schicht (1) und/oder der zweiten SAM-Schicht ein Precursor verwendet wird, wobei der Precursor insbesondere kettenförmige Silane, wie Chlorsilane, und/oder Methoxysilane, und/oder Ethoxysilane, und/oder Disilazane, und/oder Dimethylaminsilane, umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein in the first step (101) for the deposition of the first SAM layer (1) and / or the second SAM layer, a precursor is used, wherein the precursor in particular chain-shaped silanes, such as chlorosilanes, and / or methoxysilanes, and/or ethoxysilanes, and/or disilazanes, and/or dimethylaminosilanes. Substratanordnung, umfassend ein mithilfe eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebondetes erstes Substrat (10) und zweites Substrat (20), wobei die Bondverbindung zwischen der ersten Bondfläche (11) und der zweiten Bondfläche (21) insbesondere mithilfe der ersten SAM-Schicht (1) und/oder die zweiten SAM-Schicht ausgebildet ist.Substrate arrangement, comprising a first substrate (10) and a second substrate (20) bonded using a method according to one of the preceding claims, wherein the bonding connection between the first bonding surface (11) and the second bonding surface (21) in particular using the first SAM layer ( 1) and/or the second SAM layer is formed.
DE102021200230.7A 2021-01-13 2021-01-13 Low temperature bonding method, substrate assembly Pending DE102021200230A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200230.7A DE102021200230A1 (en) 2021-01-13 2021-01-13 Low temperature bonding method, substrate assembly
FR2200183A FR3118776B1 (en) 2021-01-13 2022-01-11 Low temperature bonding process and substrate device thus obtained

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200230.7A DE102021200230A1 (en) 2021-01-13 2021-01-13 Low temperature bonding method, substrate assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021200230A1 true DE102021200230A1 (en) 2022-07-14

Family

ID=82116393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021200230.7A Pending DE102021200230A1 (en) 2021-01-13 2021-01-13 Low temperature bonding method, substrate assembly

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021200230A1 (en)
FR (1) FR3118776B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118658796B (en) * 2024-08-19 2024-10-29 天津中科晶禾电子科技有限责任公司 Low temperature bonding method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030211705A1 (en) 2000-02-16 2003-11-13 Ziptronix, Inc. Method for low temperature bonding and bonded structure
US20150059969A1 (en) 2013-09-03 2015-03-05 Samsung Display Co., Ltd. Method of laminating substrates and method of manufacturing flexible display apparatus by using the method of laminating substrates
DE102017216514A1 (en) 2017-09-19 2019-03-21 Robert Bosch Gmbh Process for producing an adhesive bond

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030211705A1 (en) 2000-02-16 2003-11-13 Ziptronix, Inc. Method for low temperature bonding and bonded structure
US20150059969A1 (en) 2013-09-03 2015-03-05 Samsung Display Co., Ltd. Method of laminating substrates and method of manufacturing flexible display apparatus by using the method of laminating substrates
DE102017216514A1 (en) 2017-09-19 2019-03-21 Robert Bosch Gmbh Process for producing an adhesive bond

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAKISH, I., et al.: Self-assembled monolayer assisted bonding of Si and InP. In: Optical Materials Express, 2, 2012, 8, S. 1141-1148.
FU, Weixin, et al. : Low-temperature poly (oxymethylene) direct bonding via self-assembled monolayer. In: Japanese Journal of Applied Physics, 57, 2017, 2S1, S. 02BB01-1 - 02BB01-5.
PLACH, T. [u.a.]: Mechanisms for room temperature direct wafer bonding. In: Journal of Applied Physics, Bd. 113, 2013, H. 9, S. 1-7. - ISSN 1089-7550 (E); 0021-8979 (P). DOI: 10.1063/1.4794319. URL: https://www.researchgate.net/profile/Sajjad_Tollabimazraehno/publication/239863409_Mechanisms_for_room_temperature_direct_wafer_bonding/links/53f1b8240cf26b9b7dd0eb99/Mechanisms-for-room-temperature-direct-wafer-bonding.pdf [abgerufen am 2021-02-18].
ZHANG, Wen-Yue, et al.: Reversible wafer-level bonding at room temperature [MEMS applications]. In: The 13th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2005, S. 924-927.

Also Published As

Publication number Publication date
FR3118776B1 (en) 2025-10-03
FR3118776A1 (en) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011076845B4 (en) Low temperature binding process and heterostructure
DE102008009365B4 (en) A method of manufacturing a nonvolatile memory electronic device using nanowire as a charge channel and nanoparticles as a charge trap
DE102008051494A1 (en) SOI substrates with a fine buried insulation layer
EP2144711A2 (en) Method for transferring a nanolayer
DE102018131829A1 (en) INSULATED LAYER STRUCTURE FOR A SEMICONDUCTOR PRODUCT AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
DE19851703A1 (en) Electronic structure, e.g. FET, is produced by plotting, spraying, spin coating or spreading of insulating, semiconducting and-or conductive layers onto a substrate
WO2001077009A1 (en) Micromechanical component and method for producing the same
DE102007026445A1 (en) Micromechanical component and method for producing a micromechanical component
DE19630342C2 (en) Manufacturing method of an insulating intermediate layer on a semiconductor substrate
DE102021200230A1 (en) Low temperature bonding method, substrate assembly
DE112008000394T5 (en) A method of manufacturing a substrate comprising a deposited buried oxide layer
WO2006034682A1 (en) Semiconductor component comprising semiconductor component parts that are potted in a plastic housing mass
DE10259728B4 (en) A method of fabricating a trench isolation structure and method of controlling a degree of edge rounding of a trench isolation structure in a semiconductor device
DE10350038A1 (en) Method for anodic bonding of wafers and device
DE19824401B4 (en) Process for the preparation of a sensor membrane substrate
DE602005006324T2 (en) METHOD FOR CONNECTING TWO FREE SURFACES OF A FIRST RELATED SECOND SUBSTRATE
DE102005056879A1 (en) Nano-connection producing method for use in industrial manufacturing process, involves covering defined area with strip, and producing crack pattern comprising crack lines by inducing stress in strip, such that nano-connections are formed
EP0931331A1 (en) Process for joining inorganic substrates in a permanent manner
DE102015222711A1 (en) Microphone and manufacturing process thereof
EP1336197A1 (en) Method for protecting electronic or micromechanical components
EP1078397A1 (en) Method for metallizing an electric component and electric component
DE102006009696B4 (en) Component for nano- and molecular electronics
DE10337830B4 (en) Method for producing a multilayer arrangement with a metal layer in a molecular electronics arrangement
WO2001003174A1 (en) Method for selectively coating ceramic surfaces
EP0967296A2 (en) Method for coating a substrate

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified