Ion and molecular microscopes

Description

Die Bereitstellung neuer, hochintegrierter elektronischer Systeme erfordert bei der Produkt- und Technologieentwicklung eine parallele, fundierte thermo-mechanische Zuverlässigkeitsanalyse, um kostenintensive Fehlentwicklungen zu vermeiden. Das ausgeschriebene Focused Ion Beam System (FIB) soll im Zusammenhang mit komplexen Zuverlässigkeitsbewertungen und der Erarbeitung von Versagensvermeidungsstrategien auf der Basis von Physics-of-Failure–Analysen eingesetzt werden. Das Gerät ist für die mikro- und nanoskalige, experimentelle Charakterisierung von elektronischen Komponenten und Bauteilen (z. B. BEoL-Strukturen von Mikroprozessoren, 3D-integrierte elektronische Systeme wie SoC oder SiP, MEMS, Optoelektronik, etc.) im weiteren Sinne vorgesehen. Dazu gehören defektoskopische Untersuchungen zur Aufklärung von Versagensmechanismen, metrologische wie materialwissenschaftliche Analysen als auch Tests an entsprechenden Objekten unter thermischer oder mechanischer in-situ-Belastung. Die Bereitstellung neuer, hochintegrierter elektronischer Systeme erfordert bei der Produkt- und Technologieentwicklung eine parallele, fundierte thermo-mechanische Zuverlässigkeitsanalyse, um kostenintensive Fehlentwicklungen zu vermeiden. Das ausgeschriebene Focused Ion Beam System (FIB) soll im Zusammenhang mit komplexen Zuverlässigkeitsbewertungen und der Erarbeitung von Versagensvermeidungsstrategien auf der Basis von Physics-of-Failure–Analysen eingesetzt werden. Das Gerät ist für die mikro- und nanoskalige, experimentelle Charakterisierung von elektronischen Komponenten und Bauteilen (z.B. BEoL-Strukturen von Mikroprozessoren, 3D-integrierte elektronische Systeme wie SoC oder SiP, MEMS, Optoelektronik, etc.) im weiteren Sinne vorgesehen. Dazu gehören defektoskopische Untersuchungen zur Aufklärung von Versagensmechanismen, metrologische wie materialwissenschaftliche Analysen als auch Tests an entsprechenden Objekten unter thermischer oder mechanischer in-situ-Belastung. Neben Proben, die auf Standard-Probentischen montiert werden können, sollte das System auch die Platzierung von und Untersuchung an ganzen Wafern zulassen. Ein Schwerpunkt des vorgesehenen Einsatzes ist die räumlich hochaufgelöste Generierung von Materialkenndaten und die Messung von lokalen mechanischen Spannungen. Für die letztgenannten Ziele bestehen besonders hohe Ansprüche an die zeitliche Abbildungsstabilität über die Elektronensäule. SEM-Abbildungsmodi mit minimaler Bildverzerrung von sequentiell aufgenommenen Bilder zueinander sind Voraussetzung und ein entscheidendes Auswahlkriterium. Zur werkstoffwissenschaftlichen Charakterisierung ist ein EDX-EBSD-System zwingend erforderlich. Einerseits ist bei der Elementanalyse (EDX) besonders die Energieauflösung im Fokus. Andererseits wird beim Electron-Backscattered-Diffraction (EBSD) – System nicht nur die Standardmessmethode (Beugung) gefordert, sondern auch die Möglichkeit der Transmissionsuntersuchungen. Ziel sollte es sein, einfache Hardwarelösungen anzubieten, die beide Verfahren ohne größere Umbau- und Justagearbeiten ermöglicht. In der Nanoanalytik spielt die Bestimmung von mechanischen Materialparametern eine große Rolle. Vor allem bei dünnen Schichten sind Materialparameter des Bulk-Materials z. B. für eine Finite-Element-Simulation nicht mehr einsetzbar. Oftmals ist das Material nicht isotrop. Deshalb sind Untersuchungen vorgesehen, die genau diese Lücke schließen sollen. Verschiedene Belastungsmodi, hohe Kraft- und Verschiebungsauflösung und sehr gute Positioniergenauigkeit müssen vorhanden sein. In der Aufbau-und Verbindungstechnik der Mikroelektronik sind die Kenntnisse der Gefüge- bzw. Strukturumwandlung von besonderem Interesse. Deshalb ist es wichtig diese Prozesse hochaufgelöst und in situ beobachten zu können. Thermische Belastungsmodule implementiert in ein Rasterelektronenmikroskop ermöglichen dies. Temperaturbereich, Heiz- und Kühlraten und Probengrößen sind wichtige Spezifikationen für die Auswahl des Moduls.