Halbleiterfertigung: Wie piezoelektrische Sensoren Qualität und Ausbeute (Yield) steigern

Halbleiter sind unverzichtbar – sei es in alltäglichen Geräten wie Smartphones und Computern oder in zahlreichen Industrien wie der Automobil- und Medizintechnik. Als Schlüsseltechnologie für Digitalisierung und Elektrifizierung unterliegt die Fertigung von Halbleitern ständig steigenden Anforderungen: Miniaturisierung, neue Materialien und innovative Produktionsprozesse. Um eine konstant hohe Ausbeute und Qualität sicherzustellen, setzen Hersteller auf eine präzise Prozesssteuerung. Da mechanische Kraft ein entscheidender physikalischer Parameter ist, spielt die dynamische Kraftmessung in Echtzeit mithilfe piezoelektrischer Sensoren eine zentrale Rolle für Effizienzsteigerungen.

Je nach Einsatzgebiet unterscheiden sich die Anforderungen an Halbleiter deutlich: Während KI-Chips für Smartphones möglichst kompakt und leistungsstark sein müssen, sollen Leistungshalbleiter für Fahrzeuge extremen Temperaturen standhalten und besonders langlebig sein. Unabhängig vom Einsatzbereich wird ihre Fertigung durch fortschreitende Miniaturisierung, neue Werkstoffe und moderne Fertigungsverfahren zunehmend anspruchsvoller.

Ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Ausbeute ist der mechanische Stress, der etwa beim Schleifen, Sägen, CMP, Bonding, der Handhabung oder beim Testen entsteht. Er kann mikroskopisch feine Risse und andere Defekte auf dem Wafer oder Mikrochip verursachen. Die dynamische Kraftmessung mit piezoelektrischen Sensoren hat sich daher als essenziell erwiesen, um mechanische Belastungen zuverlässig zu kontrollieren. Die Kraftmessung eröffnet Optimierungspotenzial – sie reduziert Störeinflüsse und steigert die Prozesseffizienz – ohne die Leistungsfähigkeit der fertigen Mikrochips zu beeinträchtigen. Prozesse wie das Bonden erfordern eine präzise Steuerung von Kraft, Temperatur und Weg. 

Quarzkristalle, die unter mechanischer Belastung eine elektrische Ladung erzeugen als Basis piezoelektrischer Sensoren
Quarzkristalle, die unter mechanischer Belastung eine elektrische Ladung erzeugen als Basis piezoelektrischer Sensoren
Alle Komponenten der piezoelektrischen Messkette für die Halbleiterfertigung sind bei Kistler aus einer Hand erhältlich.
Dynamische Kraftmessung hilft, die wachsenden Anforderungen in der Herstellung von Mikrochips zu erfüllen.
Piezoelektrische Sensoren basieren auf piezoelektrischen (PE) Materialien wie Quarzkristallen, die eine elektrische Ladung als Reaktion auf eine mechanische Belastung erzeugen.

Mehr Effizienz durch piezoelektrische Sensoren in der Halbleiterproduktion

Lösungen für die dynamische Kraftmessung von Kistler auf Basis piezoelektrischer Sensortechnologie liefern äußerst präzise Messdaten. Das Funktionsprinzip: Wird eine mechanische Kraft auf das piezoelektrische Material ausgeübt, erzeugt dieses eine elektrische Ladung, die proportional zur einwirkenden Kraft ist. So lassen sich Kräfte über einen weiten Bereich – von 0,1 N bis 100 kN – mit höchster Genauigkeit messen.

Vorteile piezoelektrischer Sensoren in der Halbleiterfertigung:

  • Höchte Präzision und Wiederholgenauigkeit bei Messungen
  • Hohe Empfindlichkeit, selbst kleinste Kräfte werden erfasst
  • Robust und langlebig, für den Dauerbetrieb ausgelegt (24/7)
  • Digitale Anbindung an moderne Ethernet-Netzwerke
  • Regelkonformität, geeignet für Reinräume, Vakuum und Magnetfelder, erfüllt branchenspezifische Normen

Piezoelektrische Sensoren erfüllen alle Anforderungen der Halbleiterindustrie und bieten eine zuverlässige Grundlage für präzise Messungen. Der Schlüssel zum Erfolg bei der Optimierung von Prozessen in der Halbleiterfertigung liegt darin, bereits zu Beginn eines Projekts mit Experten für dynamische Kraftmessung zusammenzuarbeiten. Sollten Sie noch keine Erfahrung mit piezoelektrischer Messtechnik haben, unterstützen wir Sie gerne bei der Auswahl geeigneter Messketten, deren Integration in Ihre Prozesse und bei Bedarf auch mit ergänzenden Dienstleistungen.

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