Technologielösungen seit 1996
Bei Intlvac sind wir auf Ätz-, Verdampfungs-, Sputter- und PECVD-Prozesstechnologien spezialisiert – sie bilden das Fundament unserer Expertise.
Mit jahrzehntelanger Erfahrung in Dünnschichtbeschichtungs- und Ätztechnologien hat Intlvac Systeme für anspruchsvollste Prozesse perfektioniert – darunter E-Beam- und thermische Verdampfung, DC-Magnetron-Sputtern sowie plasmaunterstütztes reaktives Sputtern.
Finden Sie alle Komponenten für die Mark I- und Mark II-Ionenquellen in unserem Onlineshop – mit lagernden Teilen und Versand am nächsten Tag.
Intlvac ist der exklusive kanadische Distributor für Leybold-Vakuumprodukte und zertifizierten Service.i>
Von Hartkohlenstoff-Ätzmasken bis zur fortschrittlichen Fehleranalyse treiben die Dünnschicht- und Ionenstrahllösungen von Intlvac den Fortschritt in allen Phasen der Halbleiterentwicklung voran.
In der Halbleiterfertigung beginnt Leistungsfähigkeit mit Präzision. Ionenstrahlätz- und Dünnschichtabscheidungstechnologien geben Ingenieuren die Kontrolle, Materialien Schicht für Schicht mit Nanometerpräzision zu strukturieren.
Ionenstrahlätzen ermöglicht einen hochgerichteten, physikalischen Materialabtrag mithilfe eines fokussierten Ionenstrahls. Es eignet sich ideal für Anwendungen mit höchsten Präzisionsanforderungen — von Ätzprozessen mit hohem Aspektverhältnis und der Photomaskenreparatur bis hin zur Fehleranalyse und MEMS-Fertigung. Durch die saubere, schädigungsarme Übertragung von Strukturen auf komplexe Materialien unterstützt IBE Innovationen in den Bereichen Quantentechnologie, Photonik und moderne Sensorik.
Dünnschichten sind die Grundbausteine jedes Halbleiterbauelements. Durch kontrollierte Abscheidung lassen sich Materialien gezielt mit spezifischen elektrischen, optischen oder mechanischen Eigenschaften einstellen und ermöglichen so die Entwicklung von Bauelementen der nächsten Generation, wie 3D-Transistoren, Verbindungshalbleitern und integrierter Photonik. Die Dünnschichttechnologie ermöglicht die Integration neuer Materialien, die Verbesserung der Bauelementleistung sowie die weitere Miniaturisierung von Architekturen — und treibt damit die kontinuierliche Weiterentwicklung der Branche voran.
Gemeinsam bieten unsere Dünnschicht- und Ionenstrahltechnologien eine umfassende Plattform für Prototyping, Forschung und produktionsnahe Entwicklung. Von der Materialentwicklung bis zum Präzisionsätzen tragen die Vakuumlösungen von Intlvac dazu bei, technologische Durchbrüche voranzutreiben, die die Halbleiterlandschaft von morgen prägen.
Integrierte Schaltungen (ICs) sind kleine Chips mit Flächengrößen von 4 mm × 4 mm bis zu 25 mm × 25 mm. Sie basieren auf einem Siliziumsubstrat, auf dem extrem dünne Schichten elektronischer Materialien abgeschieden werden, um Komponenten mikroelektronischer Schaltungen zu bilden. Diese Schichten, die typischerweise wenige Mikrometer bis hinunter zu Nanometern dick sind, bestehen aus einer komplexen Anordnung leitfähiger Metalle, isolierender Dielektrika und halbleitender Materialien.
Die Anzahl der Schichten in einer IC liegt in der Regel zwischen 5 und 12. Eine einfache einzelne passive Schicht kann beispielsweise Aluminium- oder Kupferleitungen und -Vias enthalten, die von einer dünnen Barriereschicht aus tantal- oder titanbasierten Materialien umgeben sind und in eine siliziumbasierte dielektrische Matrix eingebettet sind.
Um Fehlermodi zu analysieren oder diese komplexen IC-Strukturen im Rahmen des Reverse Engineerings zu untersuchen, ist es entscheidend, die einzelnen Schichten präzise und gleichmäßig nacheinander freizulegen. Bedingt durch den Aufbau integrierter Schaltungen werden in der Regel zunächst die oberen BEOL- (Back End of Line) und Packaging-Schichten freigelegt. Durch den schrittweisen Abtrag jeweils einer einzelnen Schicht werden methodisch immer tiefere Ebenen erreicht, bis schließlich die FEOL- (Front End of Line) Schichten zugänglich sind. Diese sequenzielle Abtragstechnik wird als „Delayering“ bezeichnet.
Konventionelle und etablierte Delayering-Verfahren stoßen bei modernen IC-Designs zunehmend an ihre Grenzen. Mit der Athena Nanoquest I lassen sich diese Herausforderungen jedoch zuverlässig bewältigen.
VOR DEM ÄTZEN
Abbildung 1. Ein präparierter moderner Chip einer integrierten Schaltung (IC) vor dem Ätzprozess. Moderne Chips weisen eine hohe Integrationsdichte mit ultradünnen Schichten und kompakten Strukturen auf. Die Herausforderung beim Delayering besteht im präzisen Materialabtrag im Mikro-, Nano- und sogar im atomaren Maßstab — eine Aufgabe, für die die Ion Beam Etch-Plattform Athena Nanoquest I ideal geeignet ist.
NACH DEM ÄTZEN
Abbildung 2. Derselbe Chip einer integrierten Schaltung (IC) nach einem einzelnen Ätzprozess in der Athena Nanoquest I. Der Ionenstrahl hat die gesamte Oberfläche gleichmäßig delayered und ermöglicht einen sauberen, berührungslosen Prozess ohne chemische Medien, wobei empfindliche Bauelementstrukturen erhalten bleiben.
Mit dem Trend zu leistungsfähigeren und höher integrierten IC-Designs steht die Mikroelektronikbranche vor wachsenden Herausforderungen, da Schichtdicken weiter abnehmen und die Strukturen innerhalb dieser Schichten zunehmend kompakter werden. Bestehende Verfahren zum Delayering solcher fortschrittlichen IC-Chips sind zunehmend kostenintensiv, fehleranfällig und in ihrer Anwendbarkeit eingeschränkt.
Für eine erfolgreiche Fehleranalyse und ein präzises Reverse Engineering moderner IC-Chips sind innovative Materialabtragsverfahren erforderlich, die eine gleichmäßige und exakt kontrollierte Entfernung von Material im Nanometerbereich über die gesamte Chipfläche ermöglichen. Das primäre Ziel des Delayerings besteht darin, die Bestandteile eines IC-Chips in einer einzigen, gleichmäßigen Ebene freizulegen. Ein fehlerhafter Prozessschritt kann benachbarte Schichten durchdringen und Materialien sowie Strukturen freilegen, die nicht zur Zielebene gehören. Erfolgreiche Delayering-Techniken müssen daher glatte, homogene und planare Oberflächen erzeugen – im Mikro-, Nano- oder sogar im atomaren Maßstab.
Diese Herausforderung wird durch die Vielzahl unterschiedlicher Materialien innerhalb einer IC-Schicht zusätzlich verstärkt. Aufgrund ihrer spezifischen physikalischen Eigenschaften reagieren diese Materialien unterschiedlich auf den Materialabtrag. Effiziente Abtragsprozesse müssen diese Unterschiede berücksichtigen und gleichzeitig eine präzise Steuerung, hohe Prozessstabilität und eine qualitativ hochwertige planare Oberfläche über den gesamten Chip hinweg gewährleisten. Delayering umfasst verschiedene Verfahren, um diese Anforderungen zu erfüllen, indem die Abtragsraten gezielt kontrolliert werden, sodass eine gemeinsame planare Ebene für Fehleranalyse und Messtechnik entsteht.
Universeller Materialabtrag
IBE kann durch einen physikalischen Prozess, das sogenannte Sputtern, nahezu jede Art von Material abtragen und stellt damit ein universelles Ätzverfahren dar. Metalle, Legierungen, Isolatoren, Halbleiter, kohlenstoffbasierte Materialien sowie komplexe Mehrschichtverbunde können gezielt bearbeitet werden. Darüber hinaus ermöglicht IBE eine präzise Steuerung des Materialabtrags durch die Anpassung von Ionenstrahlparametern wie Energie, Ionenstromdichte und Einfallswinkel, die den Sputterprozess maßgeblich beeinflussen.
Materialselektivität
Durch die Auswahl geeigneter Prozessgase für das Ionenstrahlätzen lassen sich die Materialabtragsraten optimieren, sodass ein Material gegenüber einem anderen bevorzugt geätzt werden kann. Diese Eigenschaft, bekannt als Ätzselektivität, ermöglicht den gleichmäßigen Abtrag der unterschiedlichen Materialien innerhalb einer IC-Schicht und führt zu den glatten, planaren Oberflächen, die für eine effektive Analyse erforderlich sind.
Präzision im Nanometermaßstab
Während IBE in der Lage ist, auch mehrere zehn Mikrometer dicke Materialien – beispielsweise obere Passivierungsschichten – abzutragen, stellt insbesondere die Möglichkeit des Materialabtrags bis hinunter auf atomare Ebenen einen entscheidenden Fortschritt im Bereich des IC-Delayerings dar. Die hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit von IBE ermöglichen eine Auflösung im Nanometerbereich und reduzieren Fehler wie Unterätzen oder Überätzen der Zielschicht erheblich.
Oberflächenplanarisierung
Viele IC-Chips weisen Oberflächenschichten auf, die zunächst nicht eben sind, sondern hervorstehende Strukturen enthalten. IBE bietet hier entscheidende Vorteile, da durch kontrollierte Ionenstrahlwinkel gezielt erhöhte Bereiche abgetragen werden können, um eine glatte und gleichmäßig planare Oberfläche zu erzielen. Im Gegensatz zu mechanischen Polierverfahren, die auf Suspensionen (Slurries) und physikalischer Krafteinwirkung basieren, erfolgt der Materialabtrag bei IBE auf molekularer oder atomarer Ebene.
Großflächige Gleichmäßigkeit
Die große Ausdehnung des Ionenstrahls eignet sich ideal für die Bearbeitung von IC-Chips, die typischerweise klein sind (bis zu 25 mm × 25 mm). IBE gewährleistet einen gleichmäßigen Materialabtrag über die gesamte Chipfläche mit einer Nichtgleichmäßigkeit von weniger als 1 %. Diese Eigenschaft ermöglicht die konsistente Fortführung planarer Schichten in tiefere Bereiche der IC-Struktur.
Nichtinvasiver Prozess
Im Vergleich zu konventionellen Verfahren minimiert IBE störende Nebeneffekte, die IC-Schichten verformen oder nachfolgende Messungen beeinträchtigen können. Beispielsweise:
IBE vermeidet diese Herausforderungen, indem die Exposition gegenüber Volumenplasma, Wärme und Strahlung minimiert wird und so die Integrität der Materialien des IC-Chips erhalten bleibt.
Die Nanoquest II kombiniert eine Breitstrahl-Ionenquelle mit einstellbarer Substratbewegung und ermöglicht präzisen, rein physikalischen Materialabtrag durch Impulsübertragung von Argon-Ionen. Das Verfahren vermeidet chemische Abhängigkeiten und bietet hohe Kontrolle über Geometrie, Gleichmäßigkeit und Oberflächenqualität.
Dank materialunabhängiger Ionenstrahlätztechnologie bearbeitet sie auch chemisch inerte Materialien wie LiNbO₃, SiO₂ und Saphir. Variable Einfallswinkel, Substratrotation, anpassbare Ionenenergie und In-situ-Kühlung erzeugen glatte, vertikale Seitenwände und minimieren Schädigung sowie Kontamination.
Der kollimierte Strahl gewährleistet konstante Ätzraten auf Wafern bis 200 mm. Kompatibilität mit Metallen und mehrlagigen Dielektrika sowie optionale Tilt-Ätzzyklen und Strahlneutralisation sichern optische Oberflächenqualität und hohe Prozessflexibilität für anspruchsvolle photonische Anwendungen.
Die Nanochrome™ IV nutzt plasmaunterstütztes reaktives Magnetronsputtern (PARMS) zur Abscheidung hochgleichmäßiger Oxid- und Nitrid-Dünnschichten für die LiNbO₃-Bauelementfertigung. Die Beschichtungen übernehmen strukturelle, optische und schützende Funktionen in photonischen Anwendungen.
SiO₂, Si₃N₄ und Al₂O₃ werden als dichte, konforme Schichten für Maskierung, Passivierung und optisches Design abgeschieden. Beim Hochaspekt-Ätzen in der Nanoquest II wirken sie als robuste Hartmasken, sichern die Strukturtreue und schützen Oberflächen. Nach der Nanostrukturierung verbessern sie als dielektrische Lagen optische Führung und Bauelementzuverlässigkeit.
In die Intlvac-Clusterumgebung integriert, ermöglicht PARMS einen kontaminationsfreien Prozess von der Abscheidung bis zum Lift-off und gewährleistet reproduzierbare Ergebnisse sowie hochwertige Grenzflächen für Quantenphotonik und integrierte optische Systeme.
Das Aegis DLC-System stellt eine zentrale Funktionsschicht für das Präzisionsätzen in der LNOI- (Lithium Niobate on Insulator) Wellenleiterfertigung bereit. Mittels PECVD wird aus Kohlenwasserstoff-Vorläufern eine dünne diamantähnliche Kohlenstoffschicht (DLC) als harte, haftfeste und selektive Hartmaske abgeschieden.
Die DLC-Schicht wird mittels Sauerstoffplasma strukturiert; anschließendes Argon-Ionenstrahlätzen (IBE) überträgt die Muster mit Nanometerpräzision und glatten, vertikalen Seitenwänden in das Lithiumniobat-Substrat. Nach dem Entfernen der Maske entstehen präzise definierte LNOI-Wellenleiter mit hoher optischer Leistungsfähigkeit.
Das Aegis DLC-Modul ermöglicht eine reproduzierbare, hochpräzise Strukturübertragung und bildet damit eine wesentliche Grundlage für skalierbare photonische Bauelemente in Kommunikations- und Quantentechnologien.