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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Prozedur zur Identifikation von unterschiedlichen Schadensmechanismen in Halbleitermaterialien und Chipaufbauten im Automobilbau mittels Röntgenmikroskopie

Freitag (20.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr Festsaal
Bestandteil von:


Aufgrund der aktuellen Entwicklungen im Automobilbau, insbesondere im Bereich autonomes Fahren, steigen die Anforderungen an Funktionalität und Leistungsfähigkeit von Halbleiterbauelementen (Mikrochips) stetig. Zudem gelten aufgrund der extremen Umweltbedingungen und den daraus resultierenden Belastungen höhere Anforderungen bezüglich der Zuverlässigkeit als beispielsweise im Konsumelektronikbereich. Die Gesamtheit der Anforderungen kann nur durch den Einsatz von modernsten Halbleiterbauelementen im Automobil erfüllt werden.

Durch die zunehmende Komplexität dieser Bauelemente bekommen zerstörungsfreie Analysemethoden eine immer größere Bedeutung um das Auftreten von Schäden zu lokalisieren sowie die Art der Schädigungen festzustellen. Durch Auswahl der passenden Methoden können Schadensfälle ohne weitere Präparation und der damit einhergehenden weiteren Vorschädigung analysiert werden. Aufgrund der Proben- und Strukturgrößen im Halbleiterbereich ist die Röntgenmikroskopie eine vielversprechende zerstörungsfreie Analysemethode um Schäden zu detektieren und zu charakterisieren. Für ein entsprechendes Röntgenmikroskop wird eine Prozedur zur Identifikation von unterschiedlichen Schadensmechanismen und zur Evaluierung der Zuverlässigkeit von verschiedenen Halbleiterbauelementen im Automobilbau vorgestellt.

Durch geeignete Verfahren wie Triboindentation und thermomechanische Belastung werden zunächst gezielt Schäden in Prüfkörper eingebracht. Die Schadensanalyse wird dann maßgeblich mittels Röntgenmikroskopie durchgeführt. Dazu lassen sich mittels eines Modells bereits im Vorfeld Informationen zur Analysierbarkeit einer Probe mit dieser Methode gewinnen. Dieses Modell basiert auf dem Transmissionsverhalten der verwendeten Röntgenstrahlung und der Materialzusammensetzung der jeweiligen Probe. Ergänzt werden die Röntgenmikroskopieanalysen durch weitere Methoden wie Rasterelektronenmikroskopie (REM), Rasterakustikmikroskopie (SAM) sowie akustische Emission (AE) um lokalisierte Schäden genauer zu charakterisieren.

Mit der entwickelten Prozedur und der eingesetzten Analytik können Aussagen über die Entstehung und Propagation von Schäden in Halbleiterbauelementen unter automobilen Belastungen getroffen werden. Die Ergebnisse der Analysen können wiederum zur Entwicklung von zukünftigen Halbleiterbauelementen für den automobilen Einsatz genutzt werden.

Sprecher/Referent:
Jendrik Silomon
Volkswagen AG
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Ehrenfried Zschech
    Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
  • Dr. André Clausner
    Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
  • Dr. Jürgen Gluch
    Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)