Elektronische Winzlinge auf dem Prüfstand

Mit Hochdruck arbeitet die Halbleiterindustrie daran, ihre Produkte wie integrierte Schaltkreise immer kleiner werden zu lassen. Damit steigen auch die Anforderungen an weiterverarbeitende Branchen wie die Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (AVT), die solche Chips zu elektronischen Systemen zusammensetzt: Chips erhalten die notwendigen elektrischen Anschlüsse oder werden in elektronische Systeme integriert. Bevor sie jedoch im Handy, Computer oder in der Elektronik eines Autos ihren Dienst erfüllen können, sind viele Fragen zu klären. Die größte Hürde besteht darin, die im Labor funktionierenden Systeme in eine effiziente Serienfertigung zu überführen. Dazu ist es auch notwendig, die einzelnen Bauteile gründlich zu prüfen. Sind die Verbindungen korrekt aneinandergefügt? Gibt es möglicherweise irgendwo Risse?

Bei Bauteilen dieser Größenordnung ist eine solche Prüfung eine höchst diffizile Angelegenheit. Schließlich handelt es sich um winzige Teilchen im Mikro- und Nanometerbereich, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Außerdem dürfen die Prüfmethoden die Bauteile nicht zerstören. Arbeitsgruppen am Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren, Institutsteil Dresden IZFP-D haben sich darauf spezialisiert, Prüfverfahren im Kleinstbereich zu entwickeln, ohne die untersuchten Teile dabei zu beschädigen. Die Forscher verwenden dafür hauptsächlich Röntgenstrahlen, Ultraschall oder Methoden der Thermographie. Jetzt haben sie zusammen mit dem Zentrum für mikrotechnische Produktion der Technischen Universität Dresden ZµP eine neue Gemeinschaftseinrichtung gegründet: das »center for non-destructive nano evaluation – nanoeva«.

»Das Dienstleistungszentrum liefert der Industrie geballte Kompetenz aus einer Hand«, erklärt Dr. Henning Heuer, einer der Koordinatoren von nanoeva aus dem Fraunhofer IZFP-D. »Gemeinsam mit Partnerfirmen und anderen Instituten schaffen wir hier eine Basis mit modernstem Equipment. Durch ‚Tool Sharing’ können wir uns sehr teure Ausrüstungen anschaffen, und alle profitieren davon. So kann nanoeva hochwertige Untersuchungen für die Industrie durchführen.« Darüber hinaus bietet nanoeva mit einem Weiterbildungszentrum hervorragende Möglichkeiten, Akademiker und Facharbeiter aus der Industrie zu Spezialisten für zerstörungsfreie Prüfverfahren auszubilden.

Ziel dieser strategischen Kooperation ist es zudem, Forschung und Entwicklung im Bereich der nano-Prüftechnik zu verstärken, um mit der rasanten Entwicklung der Miniaturisierung in der Halbleiterindustrie Schritt zu halten. Im Fokus von nanoeva stehen vor allem 3-D-Prüfverfahren für Bauteile in der Größenordnung zwischen einigen hundert Nanometern und wenigen Mikrometern, denn bisher ist dieser Bereich für die zerstörungsfreie Prüfung dreidimensionaler Strukturen ein »weißer Fleck«. Es gilt, Methoden zu entwickeln, die in der AVT kostengünstig und industrietauglich umsetzbar sind. Im Entwicklungs- und Applikationszentrum von nanoeva kümmern sich Wissenschaftler darum, neue Prüfmethoden zu evaluieren und Strategien zu entwickeln, wie die Prüfgeräte in die Herstellungsprozesse eingebunden werden können.

Die Leiter von nanoeva, Prof. Norbert Meyendorf vom IZFP-D und Prof. Klaus-Jürgen Wolter vom ZµP der TU-Dresden, sehen großes Potenzial in der Kooperation. Das Team aus ausgewiesenen Fachleuten beider Institute stehe als Garant dafür, die gestellten Aufgaben erfolgreich zu bewältigen, betonen beide Direktoren.