Mikroelektronik-Materialien und Nanoanalytik

Neue Werkstoffe sind heute die Innovationstreiber in der Mikro- und Nanoelektronik. Multiskalige Werkstoffparameter und solides Wissen zur Kompatibilität von Schichtmaterialien sind entscheidend für die Integration neuer Materialien in den Fertigungsprozess sowie für die Funktionalität, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit mikroelektronischer Bauelemente. Akkurate thermomechanische Kennwerte für Werkstoffe, sowohl auf Waferebene als auch für die moderne Aufbau- und Verbindungstechnik – einschließlich 3D-Integration – sind für Finite Element-Simulationen als Input-Parameter erforderlich. Lokale Messwerte, z. B. für mechanische Spannungen, dienen der Validierung und Kalibrierung physikalischer Modelle für die Abschätzung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von mikro- und nanoelektronischen Bauelementen.

Die Abteilung »Mikroelektronik und Nanoanalytik« bietet eine in dieser Breite einzigartige Infrastruktur hochauflösender Elektronen-, Ionen- und Röntgenmikroskopie und bietet Partnern in Industrie und Forschung kompetente Beratung, Auftragsanalytik und methodische Entwicklungen an. Insbesondere können mechanische Spannungen bis hin zu Nanometerbereichen ermittelt werden. Multiskalige Analysen zum thermomechanischen Verhalten von Mikrochips und Systemen bieten Informationen zu zuverlässigkeitsbegrenzenden Mechanismen in mikroelektronischen Bauelementen, z. B. zur sogenannten Chip-Package Interaction (CPI).

Durch die enge Vernetzung mit weiteren sächsischen Fraunhofer-Instituten im Dresdner Fraunhofer-Cluster Nanoanalytik sowie innerhalb des Verbunds DRESDEN concept werden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben entlang der gesamten Wertschöpfungs- und Innovationskette von der Grundlagenforschung bis hin zur Implementierung in der Industrie durchgeführt. Die Kernkompetenzen liegen in der hochauflösenden zerstörungsfreien Röntgentomographie zur Vermessung von Mikro- und Nanostrukturen sowie zur zerstörungsfreien Fehlerlokalisierung, in der Kombination von Elektronen-, Ionen- und Röntgenmikroskopie mit mikro- und nanomechanischen Tests sowie in der physikalischen Fehleranalyse zur Aufklärung von Schädigungs- und Ausfallmechanismen in mikroelektronischen Bauelementen.

Kooperationen

• Nanoanalytik-Cluster DFCNA
• Silicon Saxony
• DRESDEN-concept

Leistungsangebot

• Zerstörungsfreie, hochauflösende Analyse von Werkstoff­zuständen
• Mikro- und Nanostrukturcharakterisierung mit mikroskopischen Me­thoden (Rasterkraftmikroskopie mit/ohne Ultraschallanre­gung, Ionenfeinstrahlanlage, Ultraschallmikroskopie, Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie)
• Grundlagenuntersuchungen
• Auftragsanalytik