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Imec und Bühler Gruppe: Herstellung von Filter-on-Chip-CMOS-Sensoren

  • Imec und Bühler Gruppe: Herstellung von Filter-on-Chip-CMOS-Sensoren
    HELIOS 800-Anlage von Bühler.

Der Geschäftsbereich Leybold Optics der Bühler Gruppe, ein Anbieter von hochmodernen Dünnschicht-Vakuumbeschichtungsanlagen, und imec, ein weltweit führendes Forschungs- und Innovationszentrum für Nanoelektronik, geben bekannt, dass sie die HELIOS 800-Anlage von Bühler qualifiziert haben, um die strengen Standards der Halbleiterindustrie zu erfüllen und Hochleistungsfilter für optische Bildsensoren zu entwickeln. Die verbesserte Anlage eröffnet viele neue Anwendungen, die eine präzise Abscheidung von hochwertigen optischen Stapeln bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit erfordern. Die Entwicklung wird zu einer neuen Generation von hochauflösenden, kostengünstigen hyperspektralen Bildsensoren führen.

 

Die Herstellung von hochauflösenden, kostengünstigen Filter-on-Chip-CMOS-Detektoren für hyperspektrale Bildsensoren (HSI) für den sichtbaren (VIS) und den kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) stellt hohe Anforderungen an die Dünnschicht-Beschichtungsanlagen. Die Interferenzfilter müssen eine hervorragende optische Leistung und geringe Defekte aufweisen und gleichzeitig den Waferdurchsatz maximieren. Den modernen Beschichtungsanlagen in Halbleiterfabriken mangelt es jedoch an einer ausreichenden Beschichtungsgleichmäßigkeit und optischen Leistung sowie an einer In-situ-Dickenkontrolle. Ohne eine solche In-situ-Schichtdickenkontrolle müssten die optischen Eigenschaften von Filterstapeln mit bis zu Hunderten von Schichten nach der Abscheidung jeder einzelnen Schicht gemessen werden. Dies verringert den Wafer-Durchsatz drastisch und macht Schichtdickenkorrekturen nahezu unmöglich.

Ein optisches In-situ-Überwachungssystem in der HELIOS 800 Gen II Sputterbeschichtungsanlage ermöglicht komplexe Filterbeschichtungen mit exzellenter Präzision in einem einzigen Produktionsschritt, in dem Chargen von mehreren Wafern verarbeitet werden. In Kombination mit der herausragenden Einzelschichtqualität in Bezug auf Dickengleichmäßigkeit und optische Eigenschaften sowie der geringen Defektrate kann die HELIOS 800 Gen II den Weg zur nächsten Generation hochauflösender HSI-Sensoren ebnen.

Imec und der Geschäftsbereich Leybold Optics der Bühler Gruppe haben ein gemeinsames Entwicklungsprojekt durchgeführt und eine HELIOS 800 Gen II im 200-mm-Reinraum von Imec installiert. Im Rahmen der Zusammenarbeit wurde der HELIOS 800 Gen II erfolgreich aufgerüstet, um die extrem hohen Standards der Halbleiterfertigung in Bezug auf Verschmutzung und Partikelgehalt zu erfüllen. Das Ergebnis ist, dass die Filter nun in hohen Stückzahlen hergestellt werden können. Derzeit arbeiten imec und Bühler gemeinsam daran, die HELIOS 800 Gen II weiter aufzurüsten, um zahlreiche andere Anwendungen und die Verarbeitung komplexerer optischer Filterarchitekturen, wie z.B. Photonik-Bauteile, zu ermöglichen. Dieses Know-how wird auch auf den neuen Sputter Coater HELIOS 1200 von Bühler übertragen, der 300-mm-Wafer verarbeiten kann. Das gemeinsame Entwicklungsprojekt wurde auf die kommenden Jahre ausgedehnt, um die nächste Generation von Sensoren und Chips zu ermöglichen.

Andy Lambrechts, Program Director Imaging Technologies bei imec, sagte: "Die Zusammenarbeit mit Bühler war für imec von grossem Wert. Sie ermöglichte es uns, die Qualität unserer Hyperspektraldetektoren zu verbessern, indem wir die Toleranzen bei den Filtern verringerten und komplexere Filterarchitekturen ermöglichten. Das System steht Partnern für F&E-Projekte zur Verfügung und wird von imec bei Tests und Qualifizierung unterstützt."

Stephan Mingels, Team Manager Process Technology R&D bei der Bühler Gruppe, sagte: "Imec ermöglichte es Bühler, zusätzliche Erfahrungen in Front-End-Halbleiterprozessumgebungen zu sammeln. Darüber hinaus war der Zugang zu den Einrichtungen von imec, einschließlich der High-End-Messtechnik, entscheidend für die Optimierung der Leistung der HELIOS 800 Gen II."

Über Bühler
Bühler hat sich zum Ziel gesetzt, Innovationen für eine bessere Welt zu schaffen und dabei die Bedürfnisse von Wirtschaft, Mensch und Natur in Einklang zu bringen. Als relevanter Lösungspartner für die Lebensmittel- und Mobilitätsindustrie hat sich Bühler verpflichtet, bis spätestens 2025 Lösungen zur Verfügung zu stellen, die Energie, Abfall und Wasser in den Wertschöpfungsketten seiner Kunden um 50% reduzieren. Milliarden von Menschen kommen mit Technologien von Bühler in Berührung, wenn sie täglich ihre Grundbedürfnisse nach Nahrung und Mobilität decken. Zwei Milliarden Menschen geniessen jeden Tag Lebensmittel, die auf Bühler Maschinen hergestellt wurden, und eine Milliarde Menschen fahren in Fahrzeugen, die mit Teilen aus Bühler Technologie hergestellt wurden. Unzählige Menschen tragen Brillen, benutzen Smartphones und lesen Zeitungen und Zeitschriften - allesamt abhängig von Bühler Prozesstechnologien und -lösungen ab. Mit dieser globalen Relevanz ist Bühler in einer einzigartigen Position, um die globalen Herausforderungen von heute in ein nachhaltiges Geschäft zu verwandeln. Bühler trägt zur sicheren Ernährung der Welt bei und leistet seinen Beitrag zum Klimaschutz, indem es Lösungen produziert, die Autos, Gebäude und Maschinen energieeffizienter machen.

Bühler investiert bis zu 5 % des Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Im Jahr 2021 erwirtschafteten rund 12'500 Mitarbeitende einen Umsatz von 2,7 Milliarden CHF. Als Schweizer Familienunternehmen ist Bühler in 140 Ländern der Welt tätig und betreibt ein globales Netzwerk von 103 Servicestationen, 30 Produktionsstätten und Application & Training Centers in 24 Ländern.

Über imec
Imec ist ein weltweit führendes Forschungs- und Innovationszentrum für Nanoelektronik und digitale Technologien. Imec nutzt seine hochmoderne F&E-Infrastruktur und sein Team von mehr als 5.000 Mitarbeitern und Spitzenforschern für die Forschung und Entwicklung in den Bereichen fortschrittliche Halbleiter und Systemskalierung, Silizium-Photonik, künstliche Intelligenz, 5G-Kommunikation und Sensortechnologien sowie in Anwendungsbereichen wie Gesundheit und Biowissenschaften, Mobilität, Industrie 4.0, Agrofood, intelligente Städte, nachhaltige Energie, Bildung, ... Imec vereint weltweit führende Unternehmen der Halbleiter-Wertschöpfungskette, in Flandern ansässige und internationale Technologie-, Pharma-, Medizin- und IKT-Unternehmen, Start-ups sowie Hochschulen und Wissenszentren. Imec hat seinen Hauptsitz in Leuven (Belgien) und verfügt über Forschungsstandorte in ganz Belgien, in den Niederlanden und in den USA sowie über Büros in China, Indien, Taiwan und Japan. Im Jahr 2020 belief sich der Umsatz (GuV) von imec auf 680 Millionen Euro.

Weiterführende Links

www.imec-int.com 
www.buhlergroup.com  

Foto: Bühler