Wir ermöglichen Technologien der nächsten Generation
Die Marktnachfrage nach schnelleren, kleineren, leistungsfähigeren und energie-effizienteren Elektronikbauteilen treibt die Entwicklung neuer Fertigungsstrategien, welche die Herstellung hochentwickelter Bauelemente mit engen, dicht gepackten und komplexen 3D-Strukturen ermöglichen. Die Fertigung modernster Mikroprozessoren, Speicherbauteile und unzähliger anderer zunehmend benötigter Produkttypen stellt Chiphersteller vor große Herausforderungen und erfordert kontinuierliche Innovationen, um die dazu notwendigen Prozesslösungen bereit zu stellen.
Basierend auf der engen Zusammenarbeit mit Kunden und der vielfältigen Expertise gelingt es Lam, die für die Herstellung dieser immer anspruchsvolleren Bauteile erforderlichen Kompetenzen immer weiter zu entwickeln. Unsere innovativen Lösungen liefern jene technologischen und produktiven Prozess- und Leistungsfähigkeiten, die benötigt werden, um die neuesten Chip-Generationen und Anwendungen herzustellen – von Transistoren, Verbindungen, Strukturierungen, modernsten Speichertechnologien, diskreten und Leistungshalbleitern bis zu Optoelektronik und Photonik.
Transistoren
Transistoren – das „Hirn“ eines jeden Chips – sind winzige Schalter die den Elektrizitätsfluss steuern, und tatsächlich kann es Milliarden davon auf einem einzigen integrierten Schaltkreis geben. Die zunehmende Nachfrage nach kleineren, leistungsfähigeren Elektronikkomponenten treibt die Entwicklung neuer Transistor-Designs wie 3D FinFET und die Verwendung spezieller Materialen wie high-k/metal Gates. Diese Entwicklung ermöglicht wiederum die fortschreitende Miniaturisierung der Strukturbreiten. Neueste Transistoren mit Strukturbreiten im Bereich der Atomgröße stellen Fertigungslinien allerdings vor extreme Herausforderungen. Um die notwendige hohe Leistungsfähigkeit der Bauteile zu garantieren, bedarf es außerordentlicher Genauigkeit und Fertigungskontrolle beim Aufbau der winzigen Strukturen.
Interconnect
Der Bereich Interconnect steht für die komplexe Verdrahtung, die Milliarden von einzelnen Komponenten (Transistoren, Kondensatoren, etc.) auf einem Chip miteinander verbindet. Je enger die immer kleiner werdenden Bauteile gepackt werden, desto mehr Verbindungslevels werden benötigt und es wird immer schwieriger, alles miteinander zu verbinden. Tatsächlich sind aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung die Interconnects heute zunehmend für den Geschwindigkeitsengpass in modernen Mikrochips verantwortlich. Aufgrund dieser Entwicklung werden Technologien, die den Widerstand der Metallverbindungen verringern, und neue, hochisolierende Materialien benötigt. Für die Fertigung neuester Hochleistungsbauteile werden zunehmend Interconnect-Strukturen mit engen Strukturen und komplexen Filmschichten verwendet; ein Trend, der wiederum vermehrt flexible und höchste Prozessleistung erfordert.
Strukturierung (Patterning)
Strukturierungsanwendungen involvieren eine Reihe von Prozessschritten – einschließlich Fotolithographie, Abscheidung und Ätzen –, durch welche extrem winzige und komplexe Strukturen (Features) auf Integrierten Schaltkreisen (IC) erzeugt werden. Mit jeder neuen Generation schrumpfen die Dimensionen der Bauelemente weiter. Bei den höchst entwickelten Strukturen können die Strukturbreiten so eng oder so dicht gepackt sein, dass konventionelle Lithographie – der Schritt, der komplexe Chipdesigns von der Fotomaske auf den Wafer transferiert – nicht mehr verwendet werden kann. Daher kommen vermehrt neue Ansätze mit doppelten oder vierfachen Abstandhaltern (double/quadruple und spacer-based patterning) und Technologien mit multiplen Masken und Prozessen zum Einsatz. Diese Ansätze, die dazu beitragen, die Limitierungen in der Lithographie zu lösen, erfordern wiederum höchste Prozessgenauigkeit und Qualität der Filmschichten, um die engen und dichten Strukturen genauestens herstellen zu können.
Advanced Memory
Speicherzellen – die Chipkomponenten zur Speicherung elektronischer Daten – umfassen temporäre, flüchtige (wie DRAM) und dauerhafte, nicht-flüchtige (wie Flash) Speichertypen. DRAM wird als aktiver Arbeitsspeicher verwendet, während Flash Memory hauptsächlich zur Speicherung großer Datenmengen in kompakter Form genutzt wird. Um die Dichte der Bauteile für mehr Speicherkapazität zu erhöhen, werden die DRAM Strukturen weiter miniaturisiert und im NAND Flash Bereich vermehrt 3D-Designs eingesetzt; eine Entwicklung, die wiederum zusätzliche Prozessherausforderungen nach sich zieht. So sind beispielsweise die unzähligen Schichten bei 3D NAND belastungsanfällig und bereits kleinste Partikel in den hoch-aspektierten, tiefen Strukturkanälen können elektrische Kurzschlüsse oder Störungen verursachen. Darüber hinaus gestaltet sich die Herstellung neuer Speichertypen, die die Unterschiede zwischen aktiven und speichernden Speichertypen überbrücken sollen, aufgrund der Verwendung neuer, schwer zu prozessierender Materialen ebenfalls schwierig. Die Lösung dieser Herausforderungen erfordert außergewöhnliche Prozesskontrolle, Flexibilität und Produktivität.
Packaging
Packaging umfasst jene Prozessschritte, mit denen das Schutzgehäuse für einen fertigen Chip und die externen Eingangs- und Ausgangsverbindungen gebildet werden. Die konsumentenseitige Nachfrage nach immer kleinerer, schnellerer und leistungsfähigerer mobiler Elektronik forciert die Entwicklung alternativer Packaging-Ansätze. Neue Strategien inkludieren das Wafer-Level-Packaging – bei dem die Chips noch am Wafer gepackt werden und erst dann mittels Bumping, Redistribution Layers und fan-out-Packaging separiert werden. Alternativ werden auch Through-silicon-Vias (TSVs), leitende Metallsäulen zur Verbindung von Stapelchips, verwendet. All diese Ansätze ziehen in der Praxis eine Reihe von Herausforderungen nach sich, wie z. B. den Umgang mit unterschiedlichen Strukturbreiten, verschiedenen Materialtypen oder geringe Wärmeübertragung auf den Wafer.
Sensoren & Transducers
Transducer (Wandler) sind Bauteile, die eine bestimmte Form von Energie – wie Licht, Bewegung, Hitze oder eine chemische Reaktion – in eine andere umwandeln. So sind beispielsweise Stellgeräte (Aktoren) eine Art Transducer, die Energie in Bewegung umwandeln. Von einem Sensor spricht man, wenn das Output des Transducers die Energie in ein lesbares Format (eine analoge oder digitale Repräsentation) umwandelt. Transducer und Sensoren – für die sich immer zahlreichere Anwendungsgebiete finden – werden in der Regel dazu verwendet, Signale, die im Alltag generiert werden, umzuwandeln und zu messen. Obschon die Herstellung dieser Elemente nicht notwendig das neueste Fertigungsequipment benötigt, erfordert es doch die Entwicklung von flexiblen Prozessen, die die Realisierung vieler unterschiedlicher Designs unterstützen. Einige Fertigungsschritte involvieren auch Materialien wie piezoelektrische Dünnfilme, die in anderen Bauteilen nicht verwendet werden. Daraus resultieren höchste Anforderungen an die technische Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit, Produktivität und Gesamtkosteneffizienz von Halbleiterfertigungsanlagen.
Analog & Mixed-Signal
Analogelektronik umfasst Bauelemente mit kontinuierlich variablen Signalen, während digitale Elektronik diskrete Signale liefert und nur zwei Zustände (wie “on” und “off”) unterscheidet. Wie schon der Name sagt, enthalten Mixed-Signal-Bauteile sowohl analoge als auch digitale Schaltungen. Mixed-Signal-Designs sind kosteneffizient und kommen überwiegend in Anwendungen für die Unterhaltungselektronik zum Einsatz. Diese Kategorie hat mit der rasant zunehmenden Verwendung von Smartphones und Mobiltechnologie enormes Wachstum erfahren. Die kosteneffiziente Fertigung von analogen und mixed-signal Bauelementen erfordert zuverlässiges, produktives und kosteneffizientes Prozessequipment.
Einzel- & Leistungshalbleiter (Discretes & Power Devices)
Diskrete Halbleiter sind Einzelbauteile wie Dioden oder Transistoren. Eine wesentliche Kategorie von Einzelhalbleitern sind Leistungstransistoren, die vielfältig verwendet werden, um Spannungen zu regulieren, Energieverbräuche zu senken oder Wärmeentwicklung zu verringern. Beispielsweise werden die Bauteile auch in Schaltungen genutzt, um die Batterielebensdauer von mobilen Geräten zu erhöhen. Neue breitlückige (wide-bandgap) Leistungshalbleiter (z. B. GaN und SiC) ermöglichen sowohl low- und high-power Anwendungen bei höheren Frequenzen für Unterhaltungselektronik sowie high-power Anwendungen im Stromnetz und im Energie-, Transport- oder Automobilbereich. Beispiele für silizium- oder wide-bandgap-basierende Leistungshableiter sind u. a. Leistungsdioden, Thyristoren, MOSFETs (power metal-oxide semiconductor field effect transistors) und IGBTs (insulated gate bipolar transistors). Diese Devicetypen müssen zu besonders günstigen Kosten produziert werden. Dazu braucht es zuverlässiges, hochproduktives und kosteneffizientes Fertigungsequipment.
Optoelektronik & Photonik
Ein photonisch integrierter Schaltkreis (PIC), auch als integrierte optische Schaltung bezeichnet, ist einem elektronischen integrierten Schaltkreis ähnlich. Anstatt jedoch nur elektrische Signale für die Informationsübertragung zu verwenden, nutzen die optoelektrischen Bauelemente sowohl elektrische als auch optische (Licht) Signale. Die Verwendung von Optik ermöglicht höhere Bandbreiten und schnellere Verbindungen bei gleichzeitig geringeren Energiekosten. Optische Komponenten sind im Telekommunikationsbereich und für die Internetanbindung von Haushalten gebräuchlich. Das Wachstum für Anwendungen in Daten- und Rechenzentren hat die Nachfrage nach PICs enorm gesteigert, nicht zuletzt, da diese eine effizientere Systemarchitektur, deutlich geringere Energieverbräuche und verbesserte Leistungsfähigkeit ermöglichen. Es ist davon auszugehen, dass die Verwendung von optoelektrischen Systemen weiter zunehmen wird – und dementsprechend vermehrt kosteneffiziente und zuverlässige Fertigungslösungen benötigt werden.