12.10.2015

CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH

Halbleiterkomplexmessplatz

Halbleiterkomplexmessplatz

Die Entwicklung von high-performance-Sensoren für harsh-environment-Umgebungen, gekoppelt mit größt-möglicher Energieeinsparung ist ein wachsender Schwerpunkt in der Sensorfertigung.
Gleichzeitig wird die Sensorik selbst immer komplexer. Querempfindlichkeiten müssen berücksichtigt und eleminiert werden. Die Eigenfunktionskontrolle der Sensoren zur Vermeidung von Fehlfunktionen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Der potenzielle Nutzer erwartet ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, Qualität und Servicefreundlichkeit. Mit hohem messtechnischen Aufwand werden Fertigungstechnologie sowie Sensoren geprüft und charakterisiert, um die gewünschten Eigenschaften langzeitstabil nachweisen zu können. Unter-schiedliche Messverfahren werden hierzu benötigt.
Einen Meilenstein zur Charakterisierung von Technologien und Sensoren stellt der neue Halbleiterkomplex-messplatz dar. Er besteht aus:
1. Waferpober 8“-Chuck, Temperaturbereich: -60 °C….+300 °C
2. Messelektronik 48 pin Schaltmatrix, SMUs und CV-meter für DC-Messungen im fA-
und fF-Bereich bzw. im DC-Spannungsbereich µV bis 1100 V
3. SIREX-Messplatz Messung von mechanischen Spannungen an bzw. in mikro-
mechanischen, einkristallinen Bauteilen (u.a. Si-Wafer bis 8“)
4. Konfokalmikroskop Konfokales und scannendes 3D-Lichtmikroskop mit Auflösung im
Bereich 20 nm lateral und 2 nm vertikal


So deckt der Messtemperaturbereich des HKM (-60 °C…+ 300 °C) einen sehr großen Bereich der zu garan-tierenden Umweltbedingungen für die Sensoren ab. Das Messen in dieser Bandbreite birgt viele Vorteile. Zum einen ist es nützlich für die Steuerung von Systemen, die bisher mangels geeigneter Sensoren nicht optimal versorgt und geregelt werden konnten. Zum anderen müssen die Anwendungssysteme nicht mehr so stark an die Steuerelektronik angepasst werden. Zusätzlich kann Kühlleistung eingespart werden.


Das SIREX-Messverfahren (Scanning Infrared Reflection Examination) visualisiert hochpäzise mechanische Spannungen in Halbleitern, MEMS und 3D-IC. Bei diesem sensiblen mikroskopischen Verfahren wird mit einen scannenden Laserstrahl im Reflexionsmodus gearbeitet und die Depolarisation ausgewertet. Basis bildet das optische Phänomen der Photoelastizität. Ausgenutzt wird die Eigenschaft vieler optisch isotroper Materialien bei mechanischen Spannungen doppelbrechend zu werden.
Hochaufgelöste Abbildungen werden gekoppelt mit einer umfassenden Charakterisierung der Kontaktberei-che und Grenzflächen. Gleichfalls erkennbar sind das Wechselspiel und die gegenseitige Beeinflussung neuartiger Materialien untereinander und deren Rückwirkung auf die Halbleitermaterialien.
Insbesondere für die Drucksensorik werden die gewonnenen Daten neue Lösungsansätze für Design und Technologieentwicklung liefern können. Herausragend ist dabei die orts -und zeitechte Information über elektrisch relevante Halbleiterphänomene in Verbindung mit der mechanischer Charakterisierung von verschiedenen Materialien einschließlich deren heterogenen Kontaktgrenzflächen. Der Halbleiter-komplexmessplatz erfüllt diese Anforderungen.