Geri Dön

DESIGN METHODOLOGY OF UNDER BUMP METALLIZATION (UBM) FOR INFRARED PHOTODETECTORS

KIZILÖTESİ FOTODEDEKTÖRLER İÇİN TOP ALTI METALİZASYON (TAM) KATMANI TASARIM METODOLOJİSİ

  1. Tez No: 653067
  2. Yazar: ELİF YEŞİLAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA, DR. ÇAĞLA ÖZGİT AKGÜN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Fotodedektörler için önemli bir konu olan güvenilirlik ürün içerisindeki en zayıf parça tarafından belirlenir. Odak düzlem dizini (FPA) ile entegre okuyucu devre (ROIC) arasındaki bağlantı, top altı metalizasyonu (TAM) ile arayüz oluşturan In lehim malzemesi tarafından sağlanmaktadır. Bu arayüz, dedektör üretim ve kullanım süresi boyunca çeşitli kuvvetlere maruz kalmakta, hasarların çoğu burada gerçekleşmektedir. Bu nedenle, TAM/lehim çifti güvenilir olmalı ve malzemeler arasındaki etkileşimler etraflıca karakterize edilmelidir. Bu tez kapsamında bir karakterizasyon seti geliştirilmiş ve yaygın olarak kullanılan TAM yapılarının (Ti/Ni/Au ve Ti/Pt) değerlendirilmesinde kullanılmıştır. In bağlantılarının güvenilirliği kayma testi ile öngörülmüş, TAM/lehim arayüz karakterizasyonu için SEM kullanılmıştır. Şekillendirme ve bir yıl depolama sonrası, metallerarası bileşik ve boşluk oluşumunun Pt-In'a kıyasla Au-In arayüzünde daha fazla olduğu görülmüştür. Oluşan yeni fazların element ve faz analizleri sırasıyla EDS ve GIXRD ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, formik asit altında şekillendirme öncesi ve sonrasında AuIn2 oluştuğunu, öte yandan In7Pt3 oluşumunun yalnızca şekillendirme işlemi sonrası gerçekleştiğini göstermiştir. Buna ek olarak, In'un Pt ve Au üzerindeki ıslatma davranışı temas açısı ölçümü ile incelenmiş, sonuçlar In'un Au üzerinde Pt'e kıyasla daha iyi karakteristik gösterdiğini ortaya koymuştur. Au-In etkileşimleri daha yüksek kayma mukavemeti ile sonuçlanmış, bu durumun ıslatma davranışı ile ilişkilendirilebileceği değerlendirilmiştir. Kayma mukavemeti ölçümleri, metallerarası bileşiklerin güçlendirme etkisinden dolayı dikkatlice değerlendirilmelidir. Pt ve Ni'in difüzyon bariyer performansları, şekillendirme işlemine tabi tutulmuş test dizinlerinin optik mikroskop incelemesiyle karşılaştırılmış, Pt'nin In difüzyonuna karşı daha iyi bir bariyer olduğu görülmüştür. Temas açısı ölçümleri ve difüzyon bariyeri analizleri, FIB/SEM/EDS ve GIXRD ile incelenecek örnek setinin belirlenmesi için takip edilecek ilk adımlar olmalıdır.

Özet (Çeviri)

Reliability is an important subject for photodetectors, where the weakest component within the device structure dictates the reliability of entire product. Focal plane array (FPA) and read-out integrated circuit (ROIC) are connected through indium (In) solders interfacing under bump metallization (UBM) where most of the failures originate due to the thermal, mechanical and electrical forces exposed during processing and operation. Thus, UBM/solder couples must be reliable and compatible, and interactions between materials should be characterized thoroughly. A characterization set was developed and used for evaluating the most commonly used UBM stacks (i.e., Ti/Ni/Au and Ti/Pt). Reliability of In joints was estimated by die shear tests, while characterization of the UBM/solder interface was performed by SEM. SEM images obtained after reflow and one year storage showed more intermetallic and void formation for Au-In interface compared to Pt-In. EDS was used to carry out elemental analysis of the newly formed phases at the interface, while phase analyses were done via GIXRD. Results showed that AuIn2 forms for both as-deposited and reflowed conditions. However, In7Pt3 forms only after reflow under formic acid. Moreover, wetting behavior of In over Pt and Au UBM surfaces were examined by contact angle measurements, results of which indicated that In exhibit better wetting characteristics on Au compared to Pt. Au-In interactions resulted in higher die shear strength which might be correlated to the wetting behavior. Die shear tests should be interpreted with caution since intermetallics may cause strengthening. Diffusion barrier characteristics of Pt and Ni were compared by optical microscopy examination of the test structures subjected to reflow. Pt has found to be a better barrier against In diffusion. Contact angle measurements and diffusion barrier analyses should be the first two steps towards determining the set that worth to be further examined by FIB/SEM/EDS and GIXRD.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    698439

    Implementation of propulsion system integration losses to a supersonic military aircraft conceptual design

    İtki sistemi entegrasyonu kaynaklı kayıpların süpersonik askeri uçak kavramsal tasarımına uygulanması

    EMRE KARASELVİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELİKE NİKBAY

  2. Tez No

    864909

    Surrogate-based design optimization for a supersonic diverterless intake

    Ses üstü saptırıcısız hava alığının vekil tabanlı tasarım optimizasyonu

    SANEM ÇALIŞ GEBOLOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. SİNAN EYİ

    PROF. BAYRAM ÇELİK

  3. Tez No

    660783

    Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü

    Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system

    SENA KOÇAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ

  4. Tez No

    497231

    Çok amaçlı kriterleri sağlayan hızlandırılmış tasarım yaklaşımı ile taşıtlarda darbeye maruz kalan elemanların tasarımı

    Design of vehicle parts under impact using multi objective design approach with accelerated methodology

    İSMAİL ÖZTÜRK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Mühendislik BilimleriUludağ Üniversitesi

    Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERRUH ÖZTÜRK

  5. Tez No

    246295

    Design optimization of structures under fatigue loading

    Yorulma yüklemesine maruz kalan yapıların tasarım eniyilemesi

    AHMET HANİFİ ERTAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Makine MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    DOÇ. FAZIL ÖNDER SÖNMEZ

Geri Dön