3D-Integration mikroelektronischer Systeme

Neue Fehleranalytikverfahren für die 3D-Integration mikroelektronischer Systeme

© Foto Fraunhofer IMWS

Mit modernen Ultraschallmikroskopen eröffnen sich vielfältige Anwendungsfelder in der Mikroelektronik.

Um die Packungsdichte und Leistung von mikroelektronischen Bauteilen weiter zu erhöhen, setzen viele Hersteller auf die Ausnutzung der dritten Dimension mit gestapelten Chipaufbauten. Diese neuen Bauteil-Architekturen mit neu entwickelten Verbindungstechnologien bringen enorme technische Herausforderungen entlang der Produktionskette mit sich. Dabei sind auch zahlreiche neue Fehlerbilder aufzuklären. Auf diese Arbeit und die Entwicklung geeigneter Analysetechniken hat sich eine Gruppe am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IMWS in Halle spezialisiert.

Als zerstörungsfreies Analyseverfahren hat die Ultraschallmikroskopie eine hohe Bedeutung für die Defektanalyse. Gemeinsam mit dem Gerätehersteller PVA Tepla Analytical Systems GmbH hat das Fraunhofer IMWS ein neues, international einmaliges, rasterakustisches Mikroskop für den Hochfrequenzbereich von bis zu 2 GHz entwickelt.

Die damit verbundenen Möglichkeiten der Defektanalyse in Dünnschichtsystemen, die messtechnische Erfassung mechanischer Parameter sowie eine sehr hohe laterale und Tiefenauflösung im einstelligen Mikrometerbereich erschließen neue Anwendungsbereiche für die akustische Mikroskopie. In Kooperation mit dem belgischen Forschungszentrum IMEC konnte das neu entwickelte GHz-Ultraschallmikroskop erfolgreich für den Nachweis und die Ortung von Defekten in innovativen 3D-Kontaktierungen mikroelektronischer Chips – Through Silicon Vias (TSV) – eingesetzt werden. Gemeinsam mit PVA Tepla sowie weiteren Industrie- und Fraunhofer-Partnern sollen zukünftig weitere Einsatzfelder für das 2014 von PVA Tepla auf den Markt gebrachte Verfahren erschlossen und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden.