Forschungsbau
Technologie im Forschungsbau

TECHNOLOGIE IM LNQE-FORSCHUNGSBAU

Im LNQE-Forschungsbau werden Geräte und Technologien den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, Studierenden aus den Arbeitsgruppen und Instituten des Leibniz Forschungszentrums LNQE zentral zur Verfügung gestellt.  

Lithografie

  • Fotolithografie für Silizium und Germanium
    • Der Reinraum hat eine Reinraumklasse ISO 5.
    • UV Kontakt- und Proximity-Belichter für runde Wafer (Silizium und Germanium) bis 100 mm Durchmesser. Maskengröße 150*150 mm2 quadratisch, minimale Linienbreite 900 nm (SÜSS MA 150 und MA 6)
    • UV Handbelichter für Bruchstücke und kleine Wafer
    • Lackschleuder mit Heizplatte für runde Wafer bis 200 mm Durchmesser. Ausheizen bis 200°C (SÜSS DELTA 80 und LABSPIN 8)
    • Spraycoater AS8
    • Trockenofen zur Bedampfung von Haftvermittlern
    • Hotplate HP8TT
    • HMDS Hotplate VP8 T/BM
    • Plasma-Asher für runde Wafer bis 100 mm Durchmesser, zur Beseitigung von Fotolackresten im O2-Plasma (TEPLA 100 und GIGAbatch 360M)
    • Nassbänke für die Entwicklung und die Lackentfernung im Ultraschall
    • Kühlschränke für Lackchemie


  • Fotolithografie für alle anderen Materialien
    • Der Reinraum hat eine Reinraumklasse ISO 5.
    • UV Kontakt- und Proximity-Belichter für runde Wafer (Verbindungshalbleiter) bis 100 mm Durchmesser. Maskengröße 150*150 mm^2 quadratisch, minimale Linienbreite 700 nm (SÜSS MA6)
    • Lackschleuder mit Heizplatte für runde Wafer bis 100 mm Durchmesser. Ausheizen bis 200°C (SÜSS LABSPIN 6)
    • Nassbänke für die Entwicklung und die Lackentfernung
  • Elektronenstrahllithographie-Rasterelektronenmikroskop-Hybridsystem (ESL-REM)

    Das Elektronenstrahllithographie-Rasterelektronenmikroskop-Hybridsystem (ESL-REM) im LNQE hat eine maximale Beschleunigungsspannung von 30 kV und als Elektronenemitter eine thermische Feldemission (TFE) Schottky-Kathode. Wichtigste Paramater sind:

    • Gerätetyp: Pioneer Two von Fa. Raith
    • Strahlstrom: 5pA – 20 nA, Strahldurchmesser: < 1,6 nm
    • Nanolithographie-Auflösung: 8 nm
    • Schreibgeschwindigkeit: 6 MHz
    • Stitching- und Overlayer-Genauigkeit: 50 nm
    • Stagebereich: 50 x 50 x 25 mm
    • Inlens Detektor, Doppeldetektor für sekundäre und rückgestreute Elektronen
    • EDX–Detektor (Bruker QUANTAX 200) für Elemente zwischen Z=5 und Z=95
    • Stage mit 360°-Rotation und 0 – 90° Verkippung

     

    Nutzung:

  • Rasterelektronenmikroskop mit e-Beam-Lithografie
    • Jeol JSM-5900 REM
    • E-Beam schreiben mit Raith Elphy plus


Ätzen

  • Nassbänke

    Nassbänke für die nasschemische Strukturierung und Reinigung von runden Wafern bis 200 mm Durchmesser (auch Solar)

    • Piranha- und RCA-Reinigung (SC1, SC2, HF-Dip)
    • Quick-Dump-Rinser
    • Spin-Rinser-Dryer
    • Nasschemische Ätzprozesse allgemein
  • Reaktives Ionenätzen (RIE)

    Reaktives Ionenätzen für runde Wafer bis 100 mm Durchmesser, Ätzen unter Ar, O2, SF6 und CHF3 (ALCATEL RIE)


    Gerät für reaktives Ionenätzen (RIE) mit induktiv gekoppelter Plasmaquelle (ICP) für Cl- und F-Chemie (OXFORD RIE).

    Die RIE-Technik kombiniert isotropes chemisches Ätzen und anisotropes physikalisches Ätzen (Sputtern).

    • RIE: Kontrolle über die Ionenenergie und die Ionendichte, jedoch nicht unabhängig davon.
    • ICP: Kontrolle über die Ionendichte
    • ICP-RIE: unabhängige Kontrolle von Ionendichte und Ionenenergie.

Ionenimplantation

  • Ionenimplanter

    Ionenimplanter für runde Wafer bis 300 mm Durchmesser, auch Solar, As, P, B, 5-60 keV (VARIAN VIISta HC)


Oxidation und Schichtabscheidung

  • Vertikalofensystem

    Vertikalofensystem für die Nass- und Trockenoxidation von Silizium bis 150 mm Durchmesser, bis 1100 °C (CENTROTHERM VERTICOO 200)

    Vertikalofensystem Verticoo 200 von Centrotherm, Oxidationsrohr, vertikal, Oxidation trocken und feucht, Feuchtoxidation mit Steamer (Wasserdampf aus DI-Wasser) oder Hydrox-Brenner (Wasserdampf aus H2 und O2 verbrannt). Scheibengröße 150 mm und 200 mm, mit Adaptern auch 100 mm und „Stückchen“, Vollhandlingsystem, aber auch manuell bedienbar. Alle Oxidationsrohre haben einen DCE-Bubbler eingebaut.

  • Horizontal-Clustersystem

    Horizontal-Clustersystem für Silizium bis 200 mm Durchmesser, auch Solar: (CENTROTHERM EUROPA 2000)

    • Oben: SiC-Rohr bis 1285 °C, Oxidation trocken und feucht, Feuchtoxidation mit Steamer (Wasserdampf aus DI-Wasser) oder Hydrox-Brenner (Wasserdampf aus H2 und O2 verbrannt).
    • Darunter: Polysilizium-Rohr, dotiert und undotiert, amorph und polykristallin, n und p mittels Phosphin und Diboran sowie mit Sauerstoff dotiert als SIPOS.
    • Darunter: Nitrid-Rohr, stöchiometrisch (Si3N4) und Si-reiches Nitrid mit niedrigen Verspannungen d.h. „low-stress-nitride“ herstellbar (kompressiver und tensiler Schichtstress). 
    • Darunter: LPCVD-TEOS-Rohr, Tieftemperatur-Oxide, mit Plasma-Unterstützung, Temperaturen ab 450 °C.

    Alle Rohre für 200 mm ausgelegt, Einsatzboote für rechteckige Solarwafer, runde 150 mm und 100 mm sowie 2“ und 3“ vorhanden. Alle Oxidationsrohre haben einen DCE-Bubbler eingebaut, um eine hochtemperatur-Reinigung mit Chlor zu ermöglichen. Damit erreicht man eine gute Metallionenfreiheit. 


  • Plasma-CVD

    Plasma-CVD für runde Wafer bis 100 mm Durchmesser, Herstellung von Oxiden, Nitriden, Poly und Germanium, Substrattemperatur bis 400 °C (OXFORD PLASMALAB 90)


Metallisierung

  • Aufdampfanlage

    Aufdampfanlage für Runde Wafer bis 100 mm Durchmesser, 4-fach Tiegel und Einzeltiegel, Co-Verdampfen (BALZERS BAK 610)


  • Kathodenzerstäubungsanlage

    Kathodenzerstäubungsanlage für runde Wafer bis 200 mm Durchmesser, Gleich- und Wechselspannung, Co-Sputtern von zwei Targets möglich, Plasmaätzen, Magnetron-Anlage (LEYBOLD Z590)

Tempern

  • Schnellheizöfen

    Schnellheizöfen bei Normaldruck, für runde Wafer bis 150 mm Durchmesser, auch Solar, Temperung bis 1100 °C unter Ar, O2, N2 oder N2H2. (AST SHS 2000 und Eigenbau)

  • Polyimid-Ofen

    Bis 100 mm Durchmesser, Tempern unter Ar, N2 oder im Feinvakuum, bis 950 °C, rezeptgesteuert.

3D-Druck

  • Selektives laserinduziertes Ätzen

    LightFab 3D Printer M mit IR-Laser 1030 nm

    • Subtraktive Fertigung von Glassubstraten mittels selektivem laserinduziertem Ätzen (SLE).
    • Zweistufiger Prozess:
      1. Beleuchtung des Substrats mittels fs-Laser zur Erhöhung der lokalen Ätzbarkeit des Materials (LightFab 3D-Printer).
      2. Entfernen der beleuchteten Strukturen mittels KOH-Lösung im Ultraschallbad.
    • Bearbeitbare Materialen: u.a. Quarzglas, Saphir, Borosilikatglas, Aluminosilikatglas, Quarz, Diamant.
    • 3D-Strukturen bis zu einer Präzision von ~1 µm möglich. 
    • Für Substrate bis zu einer Größe von 200 mm Durchmesser geeignet. Materialhöhe bzw. Strukturtiefe ist materialabhängig.
    • Mit dem System können zusätzlich und in Kombination Laserschweißen, Laserabtrag und 2-Photonen-Polymerisation realisiert werden.

     

    Nutzung:


Drahtbonden

  • Wire-Bonder

    Wedge & Ball Bonder mit motorisierter z- und x-Achse, Ribbon ist ebenfalls möglich.

    Er hat eine einfache Bedienung mit TFT-Touchscreen mit direktem Zugriff und einfacher Einstellung aller Bondparameter. Es kann mit Gold- und Aluminiumdrähten gebondet werden (HB16 Wedge & Ball Bonder tpt). 

Analytik

  • Spektrales Ellipsometer

    Spektrales Ellipsometer für runde Wafer bis 200 mm Durchmesser (auch Solar), 250-800 nm Wellenlänge, Stage für automatisiertes Mapping der Oberfläche (SENTECH SE 800)


  • Wafer-Probe Station

    Wafer-Probe Station für runde Wafer bis 200 mm Durchmesser (auch Solar), -65 °C bis +200 °C Probentemperatur, digitales Kamerasystem, 4 Messnadeln (CASCADE SUMMIT 11000). Mit Impedance Analyzer (Agilent 4294A) und Semiconductor Parameter Analyzer (HP 4155). 

  • Vierspitzenmessplatz

    Vierspitzenmessplatz zur Messung des Schichtwiderstandes eines Wafers (max. 200 mm Durchmesser, alle Formen) nach dem Messprinzip der Vier-Spitzen-Messung. Es kann per Hand an ausgewählten Punkten auf dem Wafer, oder automatisiert nach einem festgelegten Muster und Abstand gemessen werden.


  • Konfokalmikroskop

    Konfokalmikroskop mit Mirau Interferometer, bis 1500-fache Vergrößerung, Höhenauflösung bis 1 nm (LEICA DCM 3D)

  • Rasterkraftmikroskop (AFM)

    Rasterkraftmikroskop (Nanosurf CoreAFM)

    Leicht zu bedienendes AFM für die Forschung.

    Messmodi:

    • Static Force Microscopy
    • Lateral Force Microscopy
    • Standard Spectroscopy
    • Standard Lithography
    • Dynamic Force Microscopy
    • Phase Contrast Microscopy
    • Force Modulation Mode
    • MFM
    • Liquid Imaging
    • „QuickPrescan“, bis zu 8mal schnellere und spitzenschonende Bildvorschau
    • Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)
    • Piezoresponse Force Microscopy (PFM)
  • Rasterelektronenmikroskop mit e-Beam-Lithografie
    • Jeol JSM-5900 REM
    • E-Beam schreiben mit Raith Elphy plus


  • Transmissionselektronenmikroskop (TEM)

    Das TEM im LNQE hat eine Beschleunigungsspannung von 200 kV und als Elektronenemitter eine Feldeffektkathode. Wichtigste Paramater sind:

    • Gerätetyp: TEM Tecnai G2 F20 TMP von Fa. FEI
    • 200 kV Feldeffekt FEG
    • OBJECTIVE LENS TYPES: TWIN
    • Ölfreies Vakuum
    • TEM point resolution: 0,27 nm
    • Information limit: 0,14 nm (gemessen)
    • STEM resolution: 0,24 nm
    • 1 Hellfeld- und 2 Dunkelfeld-Detektoren +1 HAADF-Detektor
    • Tomografie +- 70°(evtl. bis zu +- 80°)
    • EDX-Detektor (EDAX Octane T Optima 60 SDD System)

    Mit diesem TEM sind alle klassischen Kontrastverfahren möglich: Hellfeld und Dunkelfeld, Beugungskontrast (einschließlich Weak-beam), parallele Beleuchtung bei alle Vergrößerungen (wichtig insbesondere bei der Untersuchung kristalliner Proben), TEM und STEM (scanning TEM). Dabei sind große Kippwinkel möglich. Eine Besonderheit des TEM im LNQE ist die Möglichkeit der Tomografie.

    Für die Probenpräparation sind ein Ionen-Poliersystem Gatan PIPS 691, Muldenschleifgerät Gatan Dimpler Grinder 656, Lichtmikroskope, Abzug und laborübliche Kleingeräte vorhanden.

    Kontakt zum TEM:
    Dr. Fritz Schulze-Wischeler, Schulze-Wischeler@LNQE.uni-hannover.de, Tel.: +49 511 762 16014  

  • Röntgenphotoelektronenspektroskop (XPS)

    Röntgenphotoelektronenspektroskop (XPS) zur zerstörungsfreien Bestimmung der chemischen Zusammensetzung vor allem von Festkörpern bzw. deren Oberfläche.

    Austattungsmerkmale:

    • PHI Versaprobe III Scanning ESCA
    • Heiz- und kühlbare Probenkammer
    • UPS Option
    • LEIPS Option
    • Scanning Auger Option
    • Gas Cluster Ionenquelle

     

    Nutzung:

KONTAKT ZUR TECHNOLOGIE

Dipl.-Ing. Oliver Kerker
Technische Leitung
Adresse
Schneiderberg 39
30167 Hannover
Gebäude
Raum
007
Dipl.-Ing. Oliver Kerker
Technische Leitung
Adresse
Schneiderberg 39
30167 Hannover
Gebäude
Raum
007