Röntgen als Zukunftstechnologie in der Halbleiterindustrie.

Mikrochips sind die zentralen Bausteine unserer digitalen Welt. Um die zunehmende Nachfrage nach Technologien wie Elektromobilität, autonomem Fahren, Künstlicher Intelligenz, Cloud Computing und 5G-fähigen Smartphones zu bedienen, braucht es immer mehr und leistungsfähigere Chips. Das bringt verschiedene technologische Herausforderungen und neue Chancen in der Halbleiterindustrie für die Comet Röntgentechnologie.

Immer leistungsfähigere Mikrochips herzustellen, bedeutete bisher vor allem immer kleinere Mikrochipstrukturen, mit immer mehr Transistoren auf der gleichen Fläche Silizium. Bei Strukturen im Nanometerbereich, und voraussichtlich ab 2030 in den Sub-Nanometerbereichen, wird die Technologie jedoch in absehbarer Zeit an physikalische Grenzen stossen.

Eine weitere Möglichkeit, mehr Leistung auf eine kleinere Fläche zu packen ist, die dritte Dimension zu nutzen und die einzelnen Chips in einem sogenannten Advanced Package übereinander zu stapeln. Der Vorteil: Die kurzen Distanzen zwischen den einzelnen Chip-Komponenten ermöglichen höhere Geschwindigkeiten bei der Datenverarbeitung, und das bei einem geringeren Energieverbrauch. Advanced Packages gibt es schon seit Jahren, die Herstellung war jedoch für die produzierende Industrie wenig attraktiv. Das hat sich geändert. Es werden Tools, Abläufe und Prüfprozesse geschaffen, um die Herstellungsprozesse stabiler und kostengünstiger zu machen. Damit ergeben sich neue Chancen für Comets Röntgensystem- und modulgeschäft.

Grosses Zukunftspotential von Röntgeninspektion

Die Herstellung von Advanced Packages fordert ein neues Mass an Prozesskontrolle und damit Prüfung. Das beginnt in den Entwicklungsbereichen und geht bis hin zur Serienfertigung. “Dabei gibt es drei Hauptanforderungen an die Prüftechnologien”, so Isabella Drolz, Vice President Product Marketing Comet Yxlon. “Sie müssen kritische Fehler finden, schnell sein und verwertbare Informationen über das Produkt und den Prozess liefern."

Im Bereich Advanced Packaging haben sich in der Vergangenheit vor allem zwei Prüftechnologien etabliert: optische Inspektion und die Inspektion mit einem Focused-Ion-Beam-Elektronenmikroskop (FIB-SEM). FIB-SEM liefert genaue Daten zu Bestätigungs- oder Referenzzwecken (sogenannte Ground-Truth-Daten) und kann Defekte im Nanobereich erkennen, doch die Methode zerstört das Package und dauert lange. Die optische Prüfung ist sehr schnell und zerstörungsfrei, hat aber ihre Grenzen bei der Erkennung kritischer Defekte in einem Bereich unter 100 μm sowie in komplexen 3-D-Strukturen.

Hier kommt Röntgen als Booster für kürzere Markteinführungszeiten und höhere Erträge ins Spiel. “Bisher hat Röntgen in der Halbleiterindustrie wenig Beachtung gefunden, weil die Technologie einfach noch nicht so weit war. Sie war zu langsam und die Auflösung nicht hoch genug”, sagt Isabella Drolz. “Die von uns weiterentwickelte 2,5D X-Ray Inspektionstechnologie mit intelligenter Datenverarbeitung ermöglicht eine schnelle und einfache Analyse von kritischen Fehlern in wenigen Minuten." Unsere neuste Röntgentechnologie findet kritische Defekte in einem Bereich unter 100 μm bis in den Nanometerbereich mit einer akzeptablen Geschwindigkeit. Sie ist zerstörungsfrei und dank automatisierter Fehlererkennung liefert sie unseren Kunden in wenigen Minuten Informationen, die sie zur Verbesserung ihrer Prozesse nutzen können. Für Isabella Drolz ist daher klar: “Die Zukunft liegt in zerstörungsfreien Inspektionstechnologien."

Zunehmendes Interesse der Kunden in Asien

Ein Grossteil der Mikrochip-Fertigung findet in Asien statt. “In der Elektronikindustrie sind unsere Röntgenlösungen bereits bekannt, vor allem für das Testen von Batterien und im Surface-Mount-Technologie-Bereich”, sagt Karen Li, Asia-Pacific Region General Manager X-Ray Modules. “Das Interesse von potenziell neuen Kunden aus der Halbleiterindustrie hat in der letzten Zeit deutlich zugenommen. Für uns geht es darum, ihnen zuzuhören und ihre Bedürfnisse wirklich zu verstehen."

Die Division X-Ray Modules hat ihre Präsenz in Asien 2022 weiter ausgebaut, um noch näher bei den Kunden zu sein. “Wir arbeiten hier regional sehr eng zusammen und unsere Kunden profitieren von der schnellen und flexiblen Unterstützung der lokalen Teams an den verschiedenen Standorten in Asien”, so Karen Li. Comet ist damit in Asien und global gut aufgestellt, um ungenutztes und zukünftiges Potenzial für die Röntgentechnologie zu erschliessen.

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