Dünnschichtcharakterisierung

Dünnschichtfilme sind heutzutage ein wesentlicher Bestandteil von nahezu allen integrierten Schaltkreisen, gedruckten Schaltungen sowie mikro- und nanomechanischen Systemen (MEMS/NEMS). Für Design, Optimierung und Charakterisierung dieser Bauteile ist deshalb eine genaue Kenntnis der physikalischen Materialeigenschaften der eingesetzten Dünnschichten notwendig. Es zeigt sich jedoch, dass Materialeigenschaften wie Elastizitätsmodul oder thermische Leitfähigkeit von dünnen Filmen sehr stark vom eingesetzten Herstellungsprozess abhängen und sich außerdem von jenen der zugehörigen Bulkmaterialien beachtlich unterscheiden. Derzeit ist es unmöglich die physikalischen Eigenschaften von Dünnschichtfilmen, die durch eine mikrotechnologische Prozesssequenz hergestellt wurden, im Vorfeld theoretisch zu berechnen. Die messtechnische Charakterisierung der Dünnschichteigenschaften gestaltet sich schwierig, da etablierte Bulkmaterialtestmethoden nicht einsetzbar sind. Aus diesem Grund wurden am DISS dezidierte Verfahren zur hochgenauen Vermessung ausgewählter physikalischer Dünnschichtparameter entwickelt.

Durch maßgeschneiderte Dünnschichtprüflingen, Messanordnungen und modellbasierter Messdatenauswertung ist das DISS in der Lage

• die thermische Leitfähigkeit, die thermische Diffusivität, die mittlere spektrale Emissivität,
• den Elastizitätsmodul und den inneren Schichtstress,
• ausgewählte Komponenten des Steifigkeitstensors und
• die Komponenten des piezoelektrischen Tensors

von nahezu allen mit Mikro- und Nanotechnologie gefertigten (ultra-)dünnen Schichten hochgenau und effizient zu bestimmen.

In hochaktuellen Forschungsaktivitäten befasst sich das DISS mit der effizienten Charakterisierung von Nanofilmen auf Siliziumwafern. Durch neuartige AFSEM^TM-basierte Messmethoden wird hier erstmalig die hochgenaue Vermessung der thermischen, piezoelektrischen, elastomechanischen und magnetoelektrischen Parameter von Nanofilmen in vivo (d.h. direkt auf Wafer-Level) ermöglicht.