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Projekt
Semi-automatisches Vakuum-Waferprober-System
Fachliche Zuordnung
Elektrotechnik und Informationstechnik
Förderung
Förderung in 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525293842
Nanoelektronische Bauelemente auf Basis neuartiger zwei-dimensionaler (2D) Materialien werden mehr und mehr mit skalierbaren Herstellungsmethoden auf Waferskala hergestellt. Der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (ELD) forscht aktiv an 2D Materialien, welche mit skalierbaren Prozessen großflächig auf bis zu 200 mm Wafer-Größe in Bauelemente integriert werden. Die Optimierung des Wachstums- und Integrationsprozesses dieser 2D Materialien erfordert, dass Bauelemente und Teststrukturen auf der kompletten Waferfläche schnell und verlässlich charakterisiert werden können. Die Charakterisierung in Vakuum ist ebenfalls wichtig, da eine beschädigungsfreie Abscheidung von Passivierungsschichten zurzeit noch schwierig ist und die Passivierungen häufig auch die Material- und Bauelementeigenschaften beeinflussen. Daher benötigen wir ein semi-automatisches Vakuum-Waferprober-System für die elektrische Charakterisierung von unverkapselten 2D-Material-Bauelementen, wo Adsorbate durch Vakuumausheizen bis zu 300 °C effektiv entfernt werden können, ohne dabei die 2D Materialien zu oxidieren. Dies setzt ein hohes Vakuum von <10e4 mbar (besser im Bereich 10e5 mbar) voraus. Eine Charakterisierung von unverkapselten Bauelementen ermöglicht zudem, dass die Wachstums- und Integrationsprozesse mit einer Anzahl an minimalen Prozessschritten schnellstmöglich verifiziert werden können, da jeder Prozessschritt das Risiko von prozessinduzierter Variabilität, Beschädigung oder Kontamination erhöht. So lassen sich zeiteffizient Schleifen zwischen Wachstum/Integration und Charakterisierung schaffen, um so Material- und Bauelementparameter effektiv und sukzessive zu verbessern. Die Ergebnisse sind dann durch eine semi-automatische Messung auch sofort statistisch aussagekräftig auswertbar insbesondere auch um räumliche Variation auf der Waferfläche zu analysieren. Wir planen den Vakuum-Waferprober mit Messgeräten für Gleichstrom- (DC), Hochfrequenz- (HF), Kapazitäts- (CV) und Pulsmessungen auszustatten, sodass die Anforderungen diverser Arten von Bauelementen erfüllt werden wie z.B. (Hochfrequenz)-Transistoren, memristive Bauelemente oder Sensoren zu denen wir diverse laufende und geplante Projekte haben. Viele dieser Projekte zielen auch auf eine großflächige Realisierung (bis zu 200 mm Wafer) z.B. in Form von Arrays von Bauelementen ab. Gerade die memristiven Bauelemente, welche in großskaligen Arrays hergestellt werden sollen, sind sehr stark in ihrem Schaltverhalten von der Umgebungsatmosphäre beeinflusst und eine Messung unter Vakuum ermöglicht eine verlässliche Charakterisierung unter feuchtigkeitsfreien Bedingungen, ähnlich wie in der finalen Anwendung. Am Standort der RWTH Aachen gibt es derzeit noch keinen semi-automatischen Waferprober, der gleichzeitig auch diese so wichtige Vakuumfunktion (+ Kopplung mit Ausheizfunktion bis 300 °C) bietet und zusätzlich auch noch die Möglichkeit hat Messungen bei DC, HF, CV oder mit Pulsen durchzuführen.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Semi-automatisches Vakuum-Waferprober-System
Gerätegruppe
2780 Spezielle Meß- und Prüfgeräte für Halbleiter und Röhren (außer 620-659)
Antragstellende Institution
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
