Heterogeneous Integration Technologies Based on Wafer Bonding and Wire Bonding for Micro and Nanosystems

Tid: Fr 2019-10-04 kl 10.00

Plats: Sal F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Xiaojing Wang , Mikro- och nanosystemteknik

Opponent: Professor Shuji Tanaka, Tohoku University

Handledare: Professor Göran Stemme, Mikro- och nanosystemteknik; Professor Frank Niklaus, Mikro- och nanosystemteknik; Associate Professor Niclas Roxhed, Mikro- och nanosystemteknik

Abstract

Heterogen integration förverkligar montering och förpackning av separat tillverkademikrokomponenter och nya funktionella nanomaterial på samma substrat. Det har varit en nyckelteknologi för att avancera diskreta mikro- och nano-elektromekaniska systemenheter (MEMS/NEMS) och mikroelektroniska komponenter mot kostnadseffektiva och yteffektiva multifunktionella enheter. Utmaningar kvarstår dock, särskilt när det kommer till skalbara lösningar för att uppnå heterogen integration med hjälp avstandardmaterial, processer, och verktyg. Den här avhandlingen presenterar flera integrations- och förpackningsmetoder som använder konventionella skivbindnings- och trådbindningsverktyg för att ta itu med integrationsutmaningar associerade med skalning och genomströmning för nya applikationer.

Den första delen av denna avhandling rapporterar tre storskaliga förpacknings- och integrationsteknologier som möjliggörs av skivbindning. Två vakuumförpackningsmetoder med låg temperatur på skivnivå realiseras med hjälp av smala metalbaserade tätningsringar (Cu-Cu respektive Al-Au-bindning). Eftersom Cu och Al är standardmaterial som används i komplementära metalloxidhalvledare (CMOS) -skivor, kan dessa två metoder användas för system-på-chip (SoC) integration av vakuumförpackade MEMSmed CMOS-kretsar. Sedan demonstreras en integrationsmetod för att överföra 2D-material med stor yta, inklusive grafen, hexagonal bornitrid (h-BN) och molybdendisulfid(MoS2), från deras tillväxtunderlag till målsubstrat, och bildning av grafen/h-BNheterostrukturer genom klisterbindande skivbindning. En sådan metod skulle underlättastorskalig tillverkning av nya 2D-materialbaserade enheter.

Den andra delen av den här avhandlingen beskriver två olika heterogena monteringsmetoder möjliggjorda genom trådbindning. Det första arbetet realiserar en skalbar vertikal integration av mikrochip som är fabrikerade planparallella med källskivan och överförda till ett separat mottagande substrat. Den kontaktlösa monteringen av mikrochip realiseras genom magnetisk montering och den elektriska kontakten uppnås genom trådbindning på sidoväggarna på de vertikalt sammansatta mikrochipen. Det andra arbetet handlar om överföring av kolnanorör och Si-mikrostrukturer från derastillväxt/tillverkningssubstrat till målsubstrat genom att använda trådbindning som ett automatiserat manipuleringsverktyg. Dessa metoder kan vara användbara för 3D-integration med hög genomströmning av mikrostrukturer och nanomaterial för olikaapplikationer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-259161

Tillhör: Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS)
Senast ändrad: 2019-09-12