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Die Schichtabscheidung spielt eine zentrale Rolle in den Bereichen Halbleiter, Post-CMOS und mikro- und nanoelektromechanische Systeme (MEMS und NEMS). Durch verschiedene Abscheidungstechniken werden dünne Schichten aus verschiedenen Materialien auf Träger aufgebracht, um bestimmte elektrische, optische und chemische Eigenschaften zu erzielen.

Diese Verfahren sind entscheidend für die Entwicklung moderner Elektronik, von Mikroprozessoren bis hin zu Sensoren. Die Schichten können aus verschiedenen Materialien bestehen, darunter Silizium, Metalle und Isolatoren.  

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD):

Bei diesem Verfahren werden durch chemische Reaktionen dünne Schichten auf ein Substrat aufgebracht. Ein Beispiel ist die Abscheidung von Siliziumdioxid für die Isolierung in integrierten Schaltkreisen. Ein anderes Beispiel ist die Herstellung einer Mehrschichtmetallisierung durch CVD mit Wolfram. 

Niederdruck-CVD (LPCVD):

Diese Variante der CVD wird unter reduziertem Druck durchgeführt, ideal für konforme Schichten, z.B. SiN-Schichten in unserer hochflexiblen Plattform für Post-CMOS-Photonik.

Atomare Schichtabscheidung (ALD):

ALD ermöglicht die präzise Abscheidung von atomar dünnen Schichten mit extremer Homogenität und Konformität.

Thermische Oxidation:

Bei diesem Verfahren wird eine Oxidschicht auf einem Silizium-Substrat erzeugt, indem es bei hohen Temperaturen Sauerstoff ausgesetzt wird, um Siliziumdioxid zu bilden. Wir können Oxiddicken von wenigen bis zu mehreren hundert nm anbieten, ideal für die elektrische Isolierung. 

Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD):

Bei diesem Verfahren (Sputtering) wird das Material von der Festkörper- in die Gasphase überführt und anschließend auf das Substrat abgeschieden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die niedrige Prozesstemperatur, sowie die ideale Übertragung der Material-Stöchiometrien. Am Fraunhofer IMS sind verschiedene (halb-)leitfähige Schichten verfügbar. 

Die optische Lithografie ist ein wichtiges Verfahren in der Halbleiterherstellung, das die Erzeugung extrem feiner Strukturen auf Halbleitermaterialien ermöglicht. Diese Strukturen sind für die Verarbeitung aller Arten von Wafern unerlässlich.

Die wichtigsten Schritte in der optischen Lithografie:

• Layout-Konvertierung: Wir unterstützen unsere Partner bei der Umsetzung ihrer Ideen in Fotomasken. Die von uns integrierten Teststrukturen und Justier-Marken für unsere Stepper und Teststrukturen gewährleisten die Qualität und Genauigkeit der Muster auf den Wafern.
• Auflösung: Unsere optische Lithografie erreicht eine Justiergenauigkeit von bis zu 0,35 µm und gewährleistet damit sehr feine Details auf dem Wafer.
• Rückseiten-Ausrichtung: Diese Technik ermöglicht die Ausrichtung des Wafers von der Rückseite und bietet zusätzliche Flexibilität bei der Herstellung komplexer Strukturen auf beiden Seiten des Wafers.
• Stitching: Diese Technik ermöglicht komplexere Designs, die mit herkömmlichen Methoden schwieriger zu realisieren wären. Erreicht wird dies durch die gezielte Kombination von Bildfeldern, um größere Sensorflächen zu schaffen.

Wir verfügen über umfassendes Know-how in verschiedenen Ätztechnologien zur Realisierung Ihrer 3D-Strukturen. Ein Beispiel für den Einsatz dieser Technologien ist der geätzte Via-Kontakt zwischen einem kombinierten CMOS- und MEMS-Wafer.

Ein weiteres Beispiel ist unser patentiertes Ätzen von Opferschichten zur Herstellung von freistehenden MEMS-Strukturen. 

Unsere Ätztechnologie umfasst:

• Plasmagestütztes Ätzen: Einsatz von Plasma für verbesserte Ätzmöglichkeiten und feinere Detailauflösung.
• Ionenstrahl-Fräsen/Ätzen: Ermöglicht hochauflösende Strukturierung durch Ionenbeschuss.
• Reaktives Ionentiefätzen (DRIE): Perfekt für die Herstellung tiefer und komplizierter Strukturen. (ggf. Link)
• Isotropes Freistellungsätzen (XeF₂, HF): Effizientes Freistellen von Strukturen mit isotropen Ätztechniken.
• Nasschemisches Ätzen: Für präzisen und kontrollierten Materialabtrag.

Das Fraunhofer IMS bietet fortschrittliche, auf die Mikroelektronik und die Halbleiterfertigung zugeschnittene Messtechniken an. Unsere Fähigkeiten gewährleisten hohe Präzision und Zuverlässigkeit bei der Entwicklung von Halbleiterbauelementen durch verschiedene Techniken: 

Schlüsselkompetenzen in der Metrologie

• Optische Metrologie: Einsatz von Interferometrie, Ellipsometrie und Mikroskopie für präzise Messungen der Oberflächentopografie und der kritischen Abmessungen (CD).
• Röntgendiffraktometrie-Messungen (XRD) : XRD zur Bestimmung von beispielsweise der Kristallinität oder der Schichtzusammensetzung einzelner Materialien.
• Elektrische Metrologie: Messung wichtiger elektrischer Eigenschaften wie Widerstand, Kapazität und Induktivität zur Bewertung von Geräten und Materialien für eine zuverlässige Leistung.
• Grenzflächenanalyse: Einsatz der Rasterelektronenmikroskopie (SEM), der Rasterkraftmikroskopie (AFM) zur Oberflächenbewertung und der akustischen Rastermikroskopie (SAM) zur eingehenden Profilierung von Grenzflächen und zur Überprüfung von Hohlräumen. Dazu gehört auch die Erkennung von Hohlräumen an der Schnittstelle gebondeter Wafer, um die Integrität der Verbindung sicherzustellen.