Fokus Forschung: Die Saxony5-Transferstipendiaten stellen sich vor

31.01.2020, 09:30

Philipp Lungwitz forscht zur Ver- und Bearbeitung von Halbleitermaterialien mittels Lasertechnologie

Im Rahmen der Förderinitiative „Innovative Hochschule“ (Projekt „Smart University Grid Saxony5") vergeben die beteiligten sächsischen Hochschulen sogenannte Transferstipendien für die Dauer von 3 Jahren.
Die Ausschreibung richtet sich an Bewerber -/ innen, die ein wissenschaftliches und grundsätzlich promotionswürdiges Projekt realisieren möchten, in dem der Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse und Ergebnisse in konkrete betriebliche und / oder gesellschaftliche Anwendungen im Vordergrund steht. Das zu fördernde Transferprojekt dient weiterhin der wissenschaftlichen Qualifizierung des Stipendiaten. Eine Promotion innerhalb des Projektes ist möglich, jedoch nicht zwingend erforderlich. An der Hochschule Mittweida konnten seit Beginn der Förderinitiative bereits drei Stipendien vergeben werden.

Im September 2019 wurde das dritte Transferstipendium der Hochschule Mittweida vergeben. Die Auswahlkommission entschied sich mit Philipp Lungwitz für einen Kandidaten, dessen Forschungsthema im Bereich der Lasertechnologien am Laserinstitut Hochschule Mittweida angesiedelt ist.

Die steigende Nachfrage für Fertigungstechniken im Bereich einiger Mikrometer mit Genauigkeiten im Nanometerbereich für die Bearbeitung mikroelektronischer Bauteile bilden die Schwerpunkte des Projektvorhabens und zeigen, dass eine Optimierung bestehender Technologien sinnvoll ist.

Ein wichtiger Prozess innerhalb der Halbleiterindustrie ist das definierte Trennen von Halbleiterwafern. Die bereits in der Industrie verwendeten laserbasierten Trennmethoden zeigen schon signifikante Vorteile gegenüber mechanischer Trennverfahren. Das sog. „Stealth dicing“ beschreibt momentan den aktuellen Stand der Technik. Dabei werden Mikrorisse innerhalb des Materialquerschnittes erzeugt, an denen das Halbleitersubstrat definiert getrennt wird. Neuartige Laserquellen bieten nun die Möglichkeit, diese Art der Materialverarbeitung weiter zu optimieren. So kann eine Reduzierung der thermischen Belastung des bearbeiteten Materials die Trennung filigraner Mikrosystemtechnik und integrierter Schaltkreise ermöglichen und dabei die Packungsdichte weiter erhöhen. Das neue, trennende Verfahren soll Sollbruchstellen durch Absorption von infraroter Laserstrahlung erzeugen. Herkömmliche anorganische Halbleiter sind transparent für die im Transfervorhaben zu Verfügung stehenden Laserstrahlung. Die Bearbeitung beruht daher ausschließlich auf nichtlinearen Prozessen innerhalb sehr kleiner Volumina im Fokus der Laserstrahlung. Zusätzlich bietet dieses Verfahren die Möglichkeit, durch lokale Modifikationen und nichtlineare Anregung Halbleitermaterialien miteinander zu verbinden. Ähnliche Versuche wurde bereits erfolgreich an Glassubstraten durchgeführt. In der Halbleiterindustrie wird dies noch nicht angewendet, bietet jedoch einige Vorteile, wie die Reduzierung von Fügespalten und thermisch belasteten Zonen. Innerhalb des Projektes sollen daher die Themenschwerpunkte gezieltes, rissfreies Trennen und gezieltes Fügen von Halbleitermaterialien untersucht und für den Transfer in die Industrie vorbereitet werden.

Als Praxispartner konnten das Fraunhofer IPMS und das Fraunhofer ENAS, die der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland sowie dem Leistungszentrum mikro|nano angehören, gewonnen werden. Industrielle Praxispartner sind die Firma ACSYS Lasertechnik GmbH aus Mittweida und die Firma 3D-Micromac AG aus Chemnitz.

Besonderes Interesse an den Forschungsergebnissen liegt für die Industriepartner in der Konzeption neuer Industrieanlagen, die das Produktportfolie erweitern und so die sächsische Industrie in der Ver- und Bearbeitung von Halbleitermaterialen und Mikroelektronik stärken. Auch das Entwerfen kundenspezifischer Maschinenlösungen und die Implementierung neuester Lasertechnologie in Industrieanlagen gelten als Ziel der im Projekt geleisteten Arbeit. Forschungsnahe Kooperationspartner sind besonders an den Grundlagen der Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Halbleitermaterialien interessiert. Die Ergebnisse sollen als Basis weiterer Forschung im Bereich der Halbleiterindustrie genutzt werden und so auch über die Dauer des Projektes hinaus für den industriellen Einsatz nutzbare Erkenntnisse liefern. Weiterhin bietet das breite Anwendungsgebiet der Mikro- und Nanotechnologie auch Transfermöglichkeiten innerhalb der verschiedenen Kompetenzbereiche des „Smart University Grid Saxony5“.

Philipp Lungwitz studierte seit September 2013 an der Hochschule Mittweida. Schon während seines Bachelorstudiums der Physikalischen Technik war er als Studentische Hilfskraft am Laserinstitut Hochschule Mittweida eingestellt und wirkte an verschiedenen Projekten mit. Seine Bachelorarbeit schrieb er am Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf. Es schloß sich ein Masterstudium Lasertechnik an der Hochschule Mittweida an, die Masterarbeit wurde durch Prof. Horn betreut. Seit 2017 ist er in der Arbeitsgruppe von Prof. Horn tätig.

Informationen zum Projekt Saxony5 an der Hochschule Mittweida

Text: Philipp Lungwitz
Fotos: Hochschule Mittweida