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#303 This research project concentrates on the evaluation and improvement of thin film deposition simulations in microelectronic engineering by examining feature-scale transport and surface chemistry models, and explore their implementation on FPGA hardware. The study will use an existing code to perform thin film deposition simulations, and compare their results with relevant literature data.
Furthermore, the potential benefits and challenges of implementing and accelerating these verified simulation models on Field-Programmable Gate Array (FPGA) architectures are to be explored.
Possible as: Student research topic, Student assistance, Bachelor thesis, Master thesis
Addressed topics: Programming, Simulation
Contact:
M.Sc. Erik E. Lorenz
TU Chemnitz, Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM)
Tel: +49 371 531-33182
E-Mail: erik.lorenz@zfm.tu-chemnitz.de
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#297 Das Fraunhofer ENAS bedient Kundenwünsche aus den verschiedensten Bereichen wie Medizintechnik oder Hightech-Applikationen. Da bei diesen Technologieentwicklungen kaum ein Layoutdesign dem anderen gleicht, müssen Lithografie- und Ätzprozesse immer von Neuem zeitaufwändig an das jeweilige Design angepasst werden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, soll mit Hilfe einer Layoutsoftware ein Layoutdesign entwickelt werden, welches eine große Bandbreite an Strukturen abdeckt und mit dessen Hilfe die oben beschriebene Anpassung der Prozesse an neue Designs schnell und effektiv bewältigt werden kann. Das mit Hilfe eines Steppers in eine Lackschicht übertragene Layout soll im Anschluss mit dem erst im vergangenen Jahr am ENAS neu angeschafften CD-SEM hinsichtlich Formtreue und Dimensionen der Strukturen untersucht werden. Dazu soll am CD-SEM ein Rezept erstellt werden, welches die Strukturen vollautomatisch über den gesamten Wafer hinweg untersucht. Unter Zuhilfenahme eines Profilometers soll außerdem die Schichtdicke gemessen und eine Kontrastkurve abgeleitet werden. Im Anschluss an die Untersuchungen werden die Strukturen mittels Ätzens in unterschiedliche Materialien (bspw. Aluminium, Siliziumdioxid, Chrom) übertragen. Nach einer erneuten Untersuchung der erzeugten Strukturen mit dem CD-SEM sowie des Profilometers, soll eine Korrelation zwischen Layout und Lithografie- sowie Ätzprozessen ermittelt werden, um so Rückschlüsse auf eventuell notwendige Anpassungen des Layouts zu ziehen, die zu einer dem Layout entsprechenden Struktur führen.
Aufgabenstellung
1. Literaturrecherche zum Thema
2. Layouterstellung in Absprache mit Prozessexperten
3. Metrology (Dektak, CD-SEM) nach Lithografie- und nach Ätzprozess
4. Analyse der generierten Messdaten
5. Vorstellung der gewonnenen Erkenntnisse in einem Vortrag
6. Zusammenstellung der Ergebnisse in einer schriftlichen Arbeit
Kontakt: M.Sc. Markus Reinhardt, (P055)
45001 407
markus.reinhardt@enas.fraunhofer.de
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#302 Das ZfM der TU-Chemnitz in Kooperation mit dem Fraunhofer ENAS bietet eine volle mikro- und nanotechnologische Fertigungslinie für Waferprozesse bis zu einer Wafergröße von 8“. Hierzu steht in der Abteilung Lithografie ein 1:1 Mask-Aligner, eine i-line Projektionslithografie sowie eine Elektronenstrahlbelichtungsanlage zur Verfügung. Im Bereich der integrierten Optiken (PICS = Photonic integrated circiuts) wird auch die Integration von Wellenleitern, Lichtkoppelstrukturen sowie auch Linsen immer wichtiger. Die Grauskalenlithografie bietet hier die Möglichkeit 2,5D Nanostrukturen zu erzeugen. Durch eine Abstufung der Belichtungsleistung „Pixel by Pixel“ können komplexe Geometrien / Höheninformationen im Photoresist strukturiert werden. Hierzu werden besonders maskenlose Verfahren verwendet wie die Elektronenstrahllithografie oder Laserbelichtungsanlagen. Durch die aufwendige Fertigung spezieller Masken für die i-line Projektionslithografie sollen zukünftig 2,5D Strukturen auch auf diesem Wege erzeugt werden. So kann der Durchsatz gegenüber maskenlosen Lithografie Methoden wesentlich erhöht werden. Außerdem können bestehende Anlagen in der Fertigungslinie genutzt werden.
Ziel dieser Arbeit soll es sein, den kompletten Prozessablauf zu betreuen. Dies umfasst im Wesentlichen die folgenden Punkte:
1. Literaturrecherche zur Grauskalenlithografie allgemein, sowie dem aktuellen Einsatz in der i-line Projektionsbelichtung
und Vergleich zu den genutzten Verfahren Elektronenstrahllithografie und Laserbelichtungsanlagen
2. Charakterisierung eines eigens für dieses Projekt angeschafften Photoresist
a. Spin-Coating Tests auf einem vollautomatischen Clustertool
b. Aufnehmen einer Spin-Curve
c. Anlegen reproduzierbarer Belackungsprogramme für definierte Schichtdicken
3. Belichtung von Teststrukturen mit den vorhandenen Grauskalenmasken
4. Anpassung des Entwicklungsprozesses
5. Charakterisierung der Teststrukturen
a. unter Nutzung eines vollautomatischen CD-SEM
b. unter Nutzung eines vollautomatischen CD-AFM
6. Anpassung der Belichtungs- und Entwicklungsparameter zur Einstellung der gewünschten Struktur und Geometrien
7. Regelmäßige Fortschrittsberichte; Vorstellung der Ergebnisse auch im Rahmen eines hausinternen Studentenseminars
Anforderungen:
1. Student im Bereich der Mikrotechnologien, Physik oder in einem verwandten Themenfeld
2. Nach der Einarbeitung agierst du weitgehend selbstständig und bist motiviert ein spannendes technologisches Thema
voranzutreiben
3. Sehr gute Deutsch und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
4. Keine Probleme mit der Arbeit im Reinraum
Kontakt:
M.Sc. Sebastian Schermer
sebastian.schermer@enas.fraunhofer.de
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#300 Der technologische Fortschritt im Bereich der Halbleiterindustrie beruht im Wesentlichen auf der fortgesetzten Miniaturisierung von integrierten Schaltungen und Mikro-Elektro-Mechanischen-Systemen (MEMS). Eine der Schlüsseltechnologien, um diese Skalierung zu erreichen ist die lithographische Strukturierung von Substraten. Gängige kritische Dimensionen dieser Strukturen liegen heutzutage im Bereich zwischen 20-100nm. Um diese Höchstauflösung zu ermöglichen, sind besondere Anforderungen an das Lithographietool und den zu verwendenden Lack zu stellen. Am Fraunhofer Institut ENAS steht mit dem Vistec SB254 ein hochmoderner Elektronenstrahlbelichter (Formstrahler) der neuesten Generation zur Verfügung, der SEMI-Standard Si Substrate der Größen 4“,6“ und 8“ belichten kann. Im Rahmen dieser Projektarbeit soll die wechselseitige Abhängigkeit zwischen Elektronenstrahlparametern und Lack Prozessparametern untersucht werden. Im Besonderen sollen die erzielten Lackprofile (positiv Lack) & Lackstrukturen (für negativ Lack) im Rasterelektronenmikroskop (JEOL JSM7800 F) charakterisiert werden und für nachfolgende Prozesstechnologie optimiert werden. Folgende Lacke sollen dabei untersucht werden:
1. Negativlack aus der Serie: SX AR-N 8350 der Firma Allresist
Insbesondere der Negativlack weist chemische Eigenschaften auf, der ihn gleichermaßen sensitiv für die Belichtung im optischen Spektrum und mit Elektronen macht. In einem ersten Schritt werden die Homogenität und die Schichtdicke der Lacke über den Wafer statistisch erfasst. Anschließend werden Teststrukturen in den Lack belichtet und mit dem REM charakterisiert. Basierend auf diesen Ausgangswerten werden die Belichtungsparameter und Prozessparamter variiert.
Die Aufgaben im Einzelnen:
- Erstellung einer Untersuchungsserie (Variation der Lackdicke - Spin-Kurven) auf 6“-Si Substraten mit dem zuvor genannten Lack (Oberflächenprofilometrie)
- Erstellung einer Testbelichtung mit Variation der Belichtungs- und Prozessparameter (Kontrastkurven)
- Auswertung einer Belichtungsserie (Variation der Elektronendosis/ Prozessparameter) belackter Wafer mit einem Testdesign und Bewertung der Lackprofile/Strukturen
Art der Arbeit: Projektarbeit
Kontakt: Dr. Georg Heldt, (P055)
45001 438
georg.heldt@enas.fraunhofer.de
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#299 Ziel der Arbeit ist, mit Plasmaätzverfahren Gruben mit vertikalen Wänden in einkristallinem Silizium zu ätzen. Im Sinne einer Verbesserung des Umwelt- und Klimaschutzes dürfen hierfür keine fluorkohlenstoffhaltigen Prozeßgase zum Einsatz kommen.
Eine Möglichkeit der Umsetzung dieser Aufgabe wurde von Nguyen u. a. gezeigt [1–4].
Aufgabenstellung
1. Literaturrecherche zum Thema
2. Vermessung bzw. Charakterisierung vor und nach den Ätzversuchen
3. Übertragung eines in der Literatur beschriebenen und geeigneten Ätzprozesses auf die Gegebenheiten am ZfM
4. Versuchsplan aufstellen
5. Durchführung der Ätzversuche
6. Untersuchung der Ätztiefen und -profile mit unterschiedlichen Meßmethoden z.B. Oberflächenprofilometrie, Fokusdifferenzmethode am Lichtmikroskop
7. Auswertung der Ergebnisse
[1] V. T. H. Nguyen et al. , “The CORE Sequence: A Nanoscale Fluorocarbon-Free Silicon Plasma Etch Process Based on SF6/O2 Cycles with Excellent 3D Profile Control at Room Temperature”, ECS Journal of Solid State Science and Technology , Bd. 9, H. 2, Art. 24002, Jan. 2020.
[2] V. T. H. Nguyen, E. Shkondin, F. Jensen, J. Hübner, P. Leussink, and H. Jansen, “Ultrahigh aspect ratio etching of silicon in SF6-O2 plasma: The clear-oxidize-remove-etch (CORE) sequence and chromium mask”, Journal of Vacuum Science & Technology A , Bd. 38, H. 5, Art. 53002, Sep. 2020.
[3] V. T. H. Nguyen, F. Jensen, J. Hübner, P. Leussink, and H. Jansen, “On the formation of black silicon in SF6-O2 plasma: The clear, oxidize, remove, and etch (CORE) sequence and black silicon on demand”, Journal of Vacuum Science & Technology A , Bd. 38, H. 4, Art. 43004, Jul. 2020.
[4] V. T. H. Nguyen, “Directional Nanoscale Silicon Etching using SF6 and O2 Plasma,” Diss., Dänemarks Technische Universität, 2020.
Art der Arbeit: Projektarbeit
Kontakt: Dipl.-Ing. Küchler, (P169)
531 35836, 45001 487
matthias.kuechler@enas.fraunhofer.de
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#298 Ziel der Arbeit ist, aluminiumbasierte Schichten zur Verwendung während des reaktiven Ionenätzens zu untersuchen. Wegen ihres geringeren Abtrags im Vergleich zu üblicherweise als Maskierung eingesetzten Stoffen wie Fotolack oder Siliziumdioxid werden längere und damit tiefere Ätzungen ermöglicht. Zum Einsatz können z. B. Schichten aus Aluminium, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder anderen Aluminiumverbindungen kommen. Die Untersuchungen sollen am Beispiel des tiefen Siliziumätzens (DRIE) erfolgen. Besonderes Augenmerk soll auf die Qualität des Ätzgrunds gerichtet werden. Zum Einstieg in die einschlägige Literatur kann [1-] herangezogen werden.
Aufgabenstellung
1. Literaturrecherche zum Thema
2. Vermessung bzw. Charakterisierung der Maskenschichten vor und nach den Ätzversuchen
3. Durchführung der Messungen am Ellipsometer und Profilometer
4. Untersuchung der Ätztiefen und -profile mit unterschiedlichen Meßmethoden z.B. Oberflächenprofilometrie,
Fokusdifferenzmethode am Lichtmikroskop
5. Auswertung der Ergebnisse, Vergleich der Maskenmaterialien
[1] A. Bagolini, P. Scauso, S. Sanguinetti, and P. Bellutti, “Silicon Deep Reactive Ion Etching with aluminum hard mask”, Materials Research Express, Bd. 6, H. 8, Art. 085913, Mai 2019.
[2] M.Drost, S. Marschmeyer, M. Fraschke, O. Fursenko, F. Bärwolf, I. Costina, M. K. Mahadevaiah, M. Lisker, “Etch mechanism of an Al2O3 hard mask in the Bosch process”, Micro and Nano Engineering, Bd. 14, Art. 100102, April 2022
[3] M. D. Henry, T. R. Young, and B. Griffin, “ScAlN etch mask for highly selective silicon etching” , Journal of Vacuum Science & Technology B, Bd. 35, H. 5, Art. 052001, Sep. 2017.
Art der Arbeit: Projektarbeit
Kontakt: Dipl.-Ing. Küchler, (P169)
531 35836, 45001 487
matthias.kuechler@enas.fraunhofer.de
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#296 Ziel der Arbeit ist, Erfahrungen mit auxetischen Materialien anhand des Einsatzes als offenporige Membran aus Siliziumdioxid in Waferadaptern zu sammeln. Auxetische Materialien weisen die Besonderheit einer negativen Querdehnung auf. Sie können zum Beispiel in Gitterform mit spezieller Geometrie realisiert werden. Eine Übersicht zu auxetischen Materialien findet sich hier [1,2], weitere Beispiele sind hier gezeigt [3,4].
Aufgabenstellung
1. Literaturrecherche zum Thema
2. Entwurf verschiedener Gitterformen einschließlich Varianten
3. Begleitung der Präparationsschritte, Begutachtung und Vermessung der Strukturen
4. Anwendung als Waferadapter und Prüfung der Eignung hierfür
5. Auswertung und Schlußfolgerungen für Weiterentwicklungen
[1] H. M. A. Kolken und A. A. Zadpoor, “Auxetic mechanical metamaterials”, RSC Advances, Bd. 7, H. 9, S. 5111–5129, 2017.
[2] Zhenwei Wang, Congcong Luan, Guangxin Liao, Jiapeng Liu, Xinhua Yao, und Jianzhong Fu, “Progress in Auxetic Mechanical Metamaterials: Structures, Characteristics, Manufacturing Methods, and Applications“, Advanced Engineering Materials, Bd. 22, Art. 2000312, 2020.
[3] Xiaoyang Zheng, Xiaofeng Guo, Ikumu Watanabe, “A mathematically defined 3D auxetic metamaterial with tunable mechanical and conduction properties”, Materials and Design, Bd. 198, Art. 109313, 2021.
[4] Joseph N. Grima, Kenneth E. Evans, “Auxetic behavior from rotating triangles“, Journal of Materials Science, Bd. 41, S. 3193–3196, 2006.
Art der Arbeit: Projektarbeit
Kontakt: Dipl.-Ing. Küchler, (P169)
531 35836, 45001 487
matthias.kuechler@enas.fraunhofer.de
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#295 Al und Al-Legierungen werden sowohl in der MEMS als auch CMOS Fertigung für elektrische Kontakte, Leitbahnen und Bondpads eingesetzt. Dazu werden meist PVD-Schichten genutzt. Das Fraunhofer ENAS hat einen Prozess erarbeitet, um Al auch galvanisch auf Waferlevel abzuscheiden.
Die elektrochemische bzw. galvanische Abscheidung (ECD) von Al aus ionischen Liquiden (IL) stellt dabei Herausforderungen an die bisherigen Abscheidekonzepte. IL sind Salze mit einem Schmelzpunkt < 100 °C. Diese IL bieten aufgrund ihres breiten elektrochemischen Fensters die Möglichkeit zur Abscheidung von Metallen mit negativem Standardpotential, wie Al, Ti, Ta und Mg. Aufgrund des feuchtigkeitssensitiven Charakters der ILs wird in einer mit Stickstoff gefüllten Glovebox gearbeitet.
Im Rahmen der Arbeiten sollen Abscheide- und Prozessparameter für die galvanische Abscheidung von Al-Schichten über Topografien im Silizium (z.B. Through Silicon Vias) erarbeitet werden. Die Herausforderung liegt dabei in der konformen Abscheidung im Via. Dazu müssen PVD-Prozesse, Lithografie und Galvanik aufeinander abgestimmt werden.
Folgende Aufgaben werden auf Sie zukommen:
- Erarbeitung der Grundlagen der elektrochemischen Abscheidung/ionischen Flüssigkeiten als Fundament für die experimentellen Tätigkeiten (Literatur- und Patentrecherchen)
- Erstellung eines theoretischen Prozessplans zur Realisierung der Zielstellung inkl. Versuchsplan
- Erstellung von Prozessplänen für die Wafer-Präparation inkl. Sichtkontrollen
- Durchführung der galvanischen Abscheidung von Al auf 150-mm Wafer
- Charakterisierung der Schichten (Schichtdickenverteilung, Mikrostruktur, Rauheiten usw.)
- Ausführliche Auswertung und Dokumentation der Versuche
Voraussetzungen:
- Eigenständige und strukturierte Arbeitsweise
- Sorgfältigkeit und Zuverlässigkeit
- Ideal: Kenntnisse in der Elektrochemie und Halbleiterfertigung
Diese Arbeiten können in Form eines Research Projects und/oder Masterarbeit bzw. Diplomarbeiten durchgeführt werden.
Kontakt:
Silvia Braun
Fraunhofer ENAS
Abteilung System Packaging
0371/45001-277
silvia.braun@enas.fraunhofer.de
Contact: Apply for this job by email Possible as: Student research project, Master-Thesis, Diploma Thesis Addressed topics: MEMS, Micro- and Nanoelectronics, Nano technology, Measurement / analytics, Processes / technology, Review of Literature | | | | | | | |
 #291 Ähnlich wie der Mensch reagiert das Vieh (Rinder) mit auffälligen Augenbewegungen, wenn es sich gestresst fühlt.
Es ist wünschenswert, dass ein Tierarzt während der Behandlung, z.B. bei der Klauenpflege durch automatische Beobachtung dieser Augenbewegung mittels Videotechnik unterstützt wird. Durch geeignete Klassifizierung des Videostreams, evtl. auch eines solchen im infraroten Bereich, soll der Stresslevel bestimmt werden.
Similar to humans, livestock (cattle) react with eye movements when they feel stressed.
It is desirable that a veterinarian is supported during the treatment, e.g. during hoof care, by automatically observing this eye movement using video technology. The stress level should be determined by suitable classification of the video stream, possibly also one in the infrared range.
https://www.uq.edu.au/news/article/2016/07/eyes-have-it-revealing-secrets-of-cow-emotions
Aufgabenstellung
1. Literaturrecherche zum Thema
2. Analyse vorhandener Software und vorhandener Vorarbeiten
3. Bewertung geeigneter Methoden
4. Implementierung
Voraussetzungen:
• Selbstständige, zielorientierte Arbeitsweise
• Spaß am Programmieren
• Kenntnisse in Python (Jupyter Notebook)
• Grundlagen KI-Methoden
task
1. Literature research on the topic
2. Analysis of existing software and existing preliminary work
3. Evaluation of suitable methods
4. Implementation
Requirements:
• Independent, goal-oriented way of working
• Enjoy programming
• Knowledge of Python (Jupyter Notebook)
• Basics of AI methods
Bitte senden sie Ihre Unterlagen mit aktuellem Notenspiegel an die untenstehenden Kontaktdaten.
Start der Arbeit: ab sofort
Art der Arbeit: Masterarbeit
Arbeitsgebiet: Computer Vision
Ansprechpartner:
Reinhard Streiter
Tel: 0371 531 35842
E-Mail: reinhard.streiter@zfm.tu-chemnitz.de
Addressed topics: computer vision, Artificial Intelligence, Image Processing, Bild/Videoanalyse
Contact: Apply for this job by email Possible as: Master-Thesis Addressed topics: Others, Programming, Simulation | | | | | | | |
 #285 In recent years, pronounced trends like the Internet of Things or 5G has led to more and more connected and digitalized cyber-physical systems. This results in an increased demand on embedded dedicated hardware security. Hence, unclonable, unpredictable and tamper-evident hardware security primitives, such as Physical Unclonable Functions (PUFs), became more and more important. In this context, emerging nanotechnologies based on nanomaterials such as Carbon Nanotube got into focus due to technological compatibility to CMOS as well as promising security features.
In this research project, a systematic study on the wafer-level CNT integration process is planned targeting processes for appropriate level of property distribution in large arrays of CNT-FETs designed as a PUF element. By means of scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and electrical parameter analyzation as well as correlative data analysis, an extended view on the PUFs and processes should be elaborated.
Tasks:
1. Literature review
2. CNT dispersion preparation
3. Processes and systematical parameter variations
4. Evaluation of measurement data
5. Regular scientific presentations of the progress in workgroup seminar
Requirements:
1. Study of microtechnology/microelectronics, physics, chemistry, mathematics or related fields
2. Basic knowledge about analytical characterization methods
3. Organized, result-oriented and self-motivated
4. Very good understanding and reading language skills in German, English Contact: Apply for this job by email Possible as: Student research project, Bachelor-Thesis, Master-Thesis, Diploma Thesis Addressed topics: Micro- and Nanoelectronics, Nano technology, Measurement / analytics, Processes / technology | | | | | | | |
#284 Die CarbonNanodevice Gruppe am ZfM/ Fraunhofer ENAS erforscht und entwickelt Kohlenstoff-basierende nano-elektronische Bauelemente für Elektronik und Sensoranwendungen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass mit einer noch nicht optimierten Kohlenstoffnanoröhren-Technologie die Performance von State-of-the-art Silizium Hochfrequenz-Transistoren erreicht werden kann. Hierfür wird hochspezielles und einzigartiges Equipment verwendet, welches auf die Integration und Vermessung von Nanomaterialien in Bauelementen und Systemen ausgelegten ist. Im Rahmen einer Studentenarbeit soll die Leistungsfähigkeit solcher HF Transistoren weiter verbessert werden.
Aufgaben:
Durchführung und Untersuchung von verschiedenen nass- und trochenchemischen Reinigungsprozeduren von Kohlenstoffnanoröhren in Feldeffekttransistoren. Die Verschiedenen Reinigungverfahren werden hinsichtlich ihrer Effektivität durch XPS-Spektroskopie, Rasterkraftmikroskopie, Raman-Spektroskopie sowie durch elektrische Messungen der Transistoren charakterisiert. Speziell soll das Verfahren/ die Prozedur ermittelt werden, welche den Kontaktwiederstand zwischen Kohlenstoffnanoröhre und Metallelektrode minimiert.
Voraussetzung:
- Studium in den Fachrichtungen: Physik, Elektrotechnik und Informationstechnik, Mikrosysteme und Mikroelektronik, o.Ä.
- Laborerfahrung
- Erfahrung beim Datenauswerten
- Selbstständige und zuverlässige Arbeitsweise
- englische und deutsche Sprachkenntnisse
Contact: Apply for this job by email Possible as: Student research project, Bachelor-Thesis, Master-Thesis Addressed topics: Micro- and Nanoelectronics, Nano technology, Measurement / analytics, Processes / technology, Review of Literature | | | | | | | |
