MEMS und Chips: quer und längs

[Horst Wörmann]

Liebe Chips-Freunde,

bei Carstens Chipfoto-Faden kam die Frage nach einem Querschnitt durch ein IC auf.
Nun hat mir Gerd Günther, ein Meister der Chip-Präparation, einen Anschliff zur Verfügung gestellt, von dem ich mit seiner Erlaubnis hier zwei Bilder zeigen möchte.


Bild 1. Zeiss Epiplan Neofluar 5x/DIK, HF Auflicht

Hier bei geringer Vergrößerung ein Querschnitt durch einen SMD-Kondensator, gut erkennbar die einzelnen Kondensator-,,Platten".  Die rötlichen Bänder sind die Leiterbahnen der mehrlagigen Platine,  im Basismaterial erkannt man die Glasfaserverstärkung im Längs-(unten) und Querschnitt.
Interessant wird es beim Anschliff des Chips selbst: man sieht nur ein paar Kupferleitungen, die Transistoren sind zu klein, um noch aufgelöst zu werden, und das mit einem 100er Objektiv, Optovar 2x und DIK (also förderliche Vergrößerung ein wenig überschritten - mehr geht nicht).
Unten (hell) das Siliciumsubstrat, die rechteckigen Leiterbahnen haben eine Breite von ca. 1 µm und eine Dicke von 0,6 µm. 


Bild 2. Plan-Neofluar 100x/1,30 Öl, Optovar 2,00, DIK, Auflicht Hellfeld Öl

Das war ein recht alter Chip mit vergleichsweise großen Strukturen. Bei neueren hat man praktisch keine Chance mehr. Das folgende Bild zeigt ein Bruchstück des Mikroprozessors Intel Core 2 Duo E8400 / 3 GHz/ Jan. 2008 (Die Size 107 mm²). Man sieht einige Verdrahtungsebenen - etwa sieben sind im Originalbild noch erkennbar. Mehr ist nicht drin, die Transistor-Strukturen liegen in der Größenordnung 65 nm - da hat die Lichtmikroskopie keine Chance mehr.


Bild 3. Plan-Neofluar 100x1,30 Öl und Optovar 1,25x, Auflicht Hellfeld ohne Pol, kein DIK

Demnächst etwas über die Farben der Chips.

Viele Grüße aus Bonn
Horst

[plaenerdd]

Hallo Horst,
Danke für 's Zeigen. Schon irre, wie klein das heutzutage ist und dabei werden die feinen Strukturen doch auch durch Belichtung erzeugt, wenn ich mich nicht irre oder kommt da noch was kurzwelligeres als UV-Licht zum Einsatz?
Beste Grüße
Gerd

[Horst Wörmann]

Hallo Gerd,
ja, das macht man mit Lithografie. Im Moment bei Wellenlänge 193 nm für die 10-nm-Technik, demnächst bis 7 nm mit EUV (Extremes UV, Wellenlänge 13,5 nm). Das geht nur noch mit Spiegeln als abbildende Elemente. Bin da aber kein Experte.

Nur mal eine Größenordnung für die Abmessungen beim MEMS-Mikrofon: die schwingende Membran ist 500 nm dick, bestehend aus Polysilicium mit dünnen Siliciumnitrid-Schichten zur Isolation oben und unten.

Die Natur ist aber auch nicht schlecht: bei den durchsichtigen Feldern zwischen den Rippen eines Libellenflügels (Calopteryx) habe ich eine  Dicke von 1-2- µm gemessen. Und dabei superstabil  - das ist doch auch schon was.

Viele Grüße
Horst