Aktuell ist der Ausbau der europäischen Halbleiterfertigung mehr als gefragt. Folglich gibt es auch in Sachen Weiterentwicklung stetige Fortschritte. So werden die Strukturen dieser hochintegrierten Schaltkreise jährlich kleiner und dichter. Insbesondere die Herstellung von KI-Chips und Komponenten für elektronische Geräte der fünften Generation, etwa 5G-Smartphones, stellt dabei höchste Anforderungen. Entsprechend aufwendig ist auch die Qualitäts- bzw. Funktionsprüfung dieser High-end-Mikrochips.
Silizumnitrid als Schlüsselwerkstoff
Bevor die Chips weiter vereinzelt werden, erfolgt der Test auf dem Silizium-Wafer. Sogenannte „Probecards“ führen bis zu 100.000 feine Kontaktnadeln und mehr an die Kontaktierungen der Mikrochips heran und ermöglichen es so, deren Funktionalität zu testen. Eine Siliziumnitridplatte dient zur Führung und Isolation der Kontaktnadeln in der Prüfkarte. Dadurch werden die Nadeln in regelmäßigen Abständen von wenigen 10 Mikrometern fixiert.
Siliziumnitrid spielt bei hierfür eine essenziell wichtige Rolle: es ist in der Lage, diese geringfügigen Abstände selbst über den extremen Temperaturbereich von minus 40 bis plus 200 °C (Grad Celsius), unter denen die Tests stattfinden, absolut konstant zu halten.
Gegenüber Starceram N3000 P konnte der Ausdehnungskoeffizient des neuen Materials gezielt erhöht werden (Vergleichstemperatur plus 150 Grad Celsius):
| Starceram N3000 P | Neu entwickeltes Material |
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Zusätzlich zum erhöhten Ausdehnungskoeffizienten weist das neue Siliziumnitrid eine hohe Biegefestigkeit von > 800 Mpa (Megapascal) auf. Das erlaubt die Herstellung dünner Siliziumnitridplatten bei gleichzeitig sehr engen Abständen zwischen den Kontaktnadeln. Wichtige Eigenschaften, gerade auch mit Blick auf die Prüfung von Mikrochips der nächsten Generation.
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