Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Large-Area Integration of Two-Dimensional Materials and Their Heterostructures Using Wafer Bonding
KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Mikro- och nanosystemteknik.ORCID-id: 0000-0003-3936-818X
KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES), Mikro- och nanosystemteknik.ORCID-id: 0000-0002-3325-8273
AMO GmbH, Advanced Microelectronic Center Aachen (AMICA).
Protemics GmbH; Chair of Electronic Devices, Faculty of Electrical Engineering and Information Technology, RWTH Aachen University.
Vise andre og tillknytning
2019 (engelsk)Inngår i: Artikkel i tidsskrift (Annet vitenskapelig) Submitted
sted, utgiver, år, opplag, sider
2019.
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-257849OAI: oai:DiVA.org:kth-257849DiVA, id: diva2:1348791
Merknad

QC 20190906

Tilgjengelig fra: 2019-09-05 Laget: 2019-09-05 Sist oppdatert: 2019-09-11bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. Heterogeneous Integration Technologies Based on Wafer Bonding and Wire Bonding for Micro and Nanosystems
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Heterogeneous Integration Technologies Based on Wafer Bonding and Wire Bonding for Micro and Nanosystems
2019 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Heterogeneous integration realizes assembly and packaging of separately manufactured micro-components and novel functional nanomaterials onto the same substrate. It has been a key technology for advancing the discrete micro- and nano-electromechanical systems (MEMS/NEMS) devices and micro-electronic components towards cost-effective and space-efficient multi-functional units. However, challenges still remain, especially on scalable solutions to achieve heterogeneous integration using standard materials, processes, and tools. This thesis presents several integration and packaging methods that utilize conventional wafer bonding and wire bonding tools, to address scalable and high-throughput heterogeneous integration challenges for emerging applications.

The first part of this thesis reports three large-scale packaging and integration technologies enabled by wafer bonding. Two low-temperature wafer-level vacuum packaging approaches are realized using narrow footprint metal-based sealing rings (Cu-Cu and Al-Au bonding, respectively). As Cu and Al are standard materials used in complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) wafers, these two methods can be used for system-on-chip (SoC) integration of vacuum packaged MEMS with CMOS circuits. Then, an integration method for transferring large-area 2D materials, including graphene, hexagonal boron nitride (h-BN), and molybdenum disulfide (MoS2), from their growth substrates to target substrates and formation of graphene/h-BN heterostructures by adhesive wafer bonding is demonstrated. Such a method would facilitate large-scale fabrication of novel 2D material-based devices.

The second part of this thesis describes two different heterogeneous assembly approaches enabled by wire bonding. The first work realizes scalable vertical integration of microchips that are in-plane fabricated from the source wafer into a separate receiving substrate. The contactless assembly of microchips is realized by magnetic assembly and the electrical contacting is achieved by wire bonding on the sidewalls of the vertically assembled microchips. The second work deals with transfer of carbon nanotubes and Si micro-structures from their growth/fabrication substrates to target substrates by utilizing wire bonder as an automated manipulation tool. These methods could be useful for high-throughput 3D integration of microstructures and nanomaterials for various applications.

Abstract [sv]

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.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2019. s. 81
Serie
TRITA-EECS-AVL ; 2019:65
Emneord
Micro-electromechanical systems (MEMS), heterogeneous integration, wafer bonding, vacuum packaging, hermetic packaging, wire bonding, magnetic assembly, 2D materials, 2D heterostructures, graphene, hexagonal boron nitride(h-BN), molybdenum disulfide (MoS2), carbon nanotubes (CNTs).
HSV kategori
Forskningsprogram
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-259161 (URN)978-91-7873-280-7 (ISBN)
Disputas
2019-10-04, Sal F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 10:00 (engelsk)
Opponent
Veileder
Tilgjengelig fra: 2019-09-12 Laget: 2019-09-11 Sist oppdatert: 2019-09-12bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Quellmalz, ArneWang, XiaojingGylfason, KristinnRoxhed, NiclasStemme, GöranNiklaus, Frank
Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric

urn-nbn
Totalt: 121 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf