Compreendendo a ligação de wafer:o processo central para MEMS, NEMS e microeletrônica

A ligação de wafer é o processo de criação de um dispositivo para um sistema microeletromecânico (MEMS), um sistema nanoeletromecânico (NEMS) ou um objeto opto ou microeletrônico. Um "wafer" é uma pequena fatia de material semicondutor, como o silício, usado para fazer circuitos e outros dispositivos eletrônicos. Durante o processo de ligação, os dispositivos mecânicos ou elétricos são fundidos ao próprio wafer, resultando na criação do chip acabado. A ligação de wafer depende do ambiente, o que significa que só pode ocorrer sob uma série estrita de condições cuidadosamente controladas.

Para realizar o processo de ligação do wafer, são necessárias três coisas. A primeira é que a superfície do substrato – o próprio wafer – deve estar livre de problemas; isso significa que deve ser plano, liso e limpo para que a colagem ocorra com sucesso. Além disso, os materiais elétricos ou mecânicos a serem colados também devem estar isentos de defeitos e falhas. Em segundo lugar, a temperatura do ambiente deve ser definida com precisão, dependendo do método de ligação específico utilizado. Terceiro, a pressão e a força aplicada utilizadas durante a ligação devem ser exatas, permitindo a fusão sem a possibilidade de rachar ou danificar quaisquer peças eletrônicas ou mecânicas vitais.

Existem diversas técnicas diferentes de colagem de wafers, dependendo da situação específica e dos tipos de materiais a serem colados. A ligação direta é a ligação sem o uso de camadas intermediárias entre os componentes eletrônicos e o substrato. A ligação ativada por plasma, por outro lado, é um processo de ligação direta usado para materiais que envolvem superfícies hidrofílicas, materiais cujas superfícies são atraídas e dissolvidas pela água. A ligação por termocompressão envolve unir dois metais com um estímulo de força e calor, essencialmente "colando-os". Outros métodos de ligação incluem ligação adesiva, ligação reativa e colagem de frita de vidro.

Depois que os wafers estiverem unidos, a superfície colada deve ser testada para verificar se o processo foi um sucesso. Normalmente, uma parte do rendimento produzido durante um lote é reservada para métodos de ensaio destrutivos e não destrutivos. Métodos de testes destrutivos são usados ​​para testar a resistência geral ao cisalhamento do produto acabado. Métodos não destrutivos são utilizados para avaliar se surgiram fissuras ou anormalidades durante o processo de colagem, ajudando a garantir que o produto acabado esteja livre de defeitos.

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