Charakterisierung und Test

200 mm-Wafer-Charakterisierung und Testdienstleistungen für MEMS, MOEMS und Sensoren

Wir entwickeln, erforschen und fertigen innovative und intelligente Mikrosysteme (MEMS/MOEMS). Dabei handelt es sich um mikromechanische optische Systeme, die Sensoren, Aktoren, digitale und analoge Schaltungskomponenten in sich vereinigen.

Die Kombination elektrischer und nichtelektrischer Eigenschaften in diesen Systemen ist eine Herausforderung für den Test und die Charakterisierung. Neben den klassischen elektrischen Testverfahren kommen nichtelektrische, vor allem optische Messund Stimulierungsverfahren zum Einsatz. Die Tests werden unter Reinraumbedingungen der Klasse 10 durchgeführt. In enger Abstimmung mit unseren Auftraggebern erfolgen Planung, Testprogrammentwicklung und Testdurchführung.

Die Einbindung von Spezialgeräten wie z. B. Laservibrometern, Spektrometern, Interferometern oder Farbmesskameras erlaubt die kombinierte elektrische und mechanisch / optische Charakterisierung dieser Mikrosysteme. Die elektrische Ansteuerung erfolgt dabei mit Mixed-Signal-Testsystemen, die eine komfortable Programmerstellung, eine große Flexibilität und hohe Testabdeckung ermöglichen.

Unsere Testlösungen entstehen meist projektgebunden im Rahmen der Erzeugnisentwicklung und gehen auf Kundenwunsch bis zur Serienreife.

Zur Unterstützung für KMUs bieten wir jedoch auch Testentwicklung und Test als separate Dienstleistung im Bereich kleiner und mittlerer Stückzahlen an.

Bei uns können Sie folgende Arten von Charakterisierung & Test beauftragen

Elektrische Charakterisierung

© Fraunhofer IPMS
Wafer-Level-Charakterisierung

Zur Charakterisierung der komplexen Bauteile und Technologien ist das Fraunhofer IPMS in der Lage, folgende Messungen (in-/ex-situ) sowohl auf Wafer-Level sowie am einzelnen Bauteil durchzuführen:

Mixed-Signal-Testing
Parametrisches Testsystem
Elektro-optisches Testsystem für Mikro-Displays und Sensoren
Sensor-Aktor-Testsystem
Nicht-elektrischer Test
CV-Analyse
Charakterisierung der Integrität und Zuverlässigkeit von Isolatoren

Mehr Info: Datenblatt Elektrische Charakterisierung

Automatische optische Inspektion

Unsere Chips haben oft optisch oder sensorisch aktive Oberflächen oder winzige mechanische Strukturen, die eine hohe Qualität erfordern, die aber nicht elektrisch geprüft werden können. Daher ist eine optische Prüfung erforderlich.

Kleine Stückzahlen solcher Chips können visuell unter dem Mikroskop geprüft und selektiert werden, aber für große Stückzahlen ist diese Methode nicht mehr effektiv. Deshalb hat das Fraunhofer IPMS eine Prüfeinrichtung entwickelt und aufgebaut, die Mikrosystemwafer optisch inspiziert.

Beispiele getesteter Chips:

MEMS / MOEMS-Bauelemente
Mehrfeld-Fotodetektoren für optische Messsysteme
Organische Leuchtdioden (OLED), hier auch zur Prüfung der Homogenität der Lichtemission

Mehr Info: Datenblatt Automatische optische Inspektion

Inline-Charakterisierung

Optische Schichtdickenmessungen
Inline-Reflexionsmessung
Rasterelektronenmikroskopie
CD-SEM
Atomic Force Mikroskopie
Ellipsometrie
Weißlicht-Inferometer
Laser-Scanning-Mikroskopie
Defektmessungen
Ultrahochfrequenz-Vibrometrie

Metrologie

Messung der Filmdicke

Optische Dickenmessung
Inline-Reflexion

CD-SEM

Ellipsometer

Optische Eigenschaften

Defekt-Messungen

Defekt-Inspektion
Defekt-Klassifizierung

Inspektion

Scanning Electron Microskop (Rasterelektronenmikroskop)

3D-Inspektion
Analyse SEM mit FIB-Schnitt

Oberflächentopologie-Messungen

Atomic Force Microskop
Weißlicht-Interferometer
Laser-Scanning-Mikroskop

Aktuator-Messung

Ultrahochfequenz-Vibrometer

MRS Reinraum Inline Messtechnik — © Fraunhofer IPMS

Our 200 mm Equipment and Process Capabilities

Characterization and Test

Category	Application / Capability	Equipment / Model	Manufacturer
Film Thickness Measurement	Optical Thickness Measurement of Standard Materials	Lambda Ace RE-3300	Screen
Film Thickness Measurement	Inline Reflectance measurement	n & k Olympian
Scanning Electron Microscope	3D Inspection	JSM-6700F	JEOL
Scanning Electron Microscope	Analysis SEM with FIB cut	Helios Nanolab 660	FEI
CD-SEM	CD Measurement	Verity Lite	Applied Materials
Atomic Force Microscope	Surface Topology	Nanoscope D3100	Veeco
Atomic Force Microscope	Surface Topology with automated handling	NX-Wafer	Park Systems
Surface Characterization	Contact angle measurement	DSA100W	Krüss
Ellipsometer	n&k Measurement, Optical Properties	V-VASE (190 ... 1700 nm)	Woollam
White Light Interferometer	Surface Topology	NT8000	Veeco
Wafer Inspection	Bright Light Optical Inspection	Axiospect 302	HSEB
Defect Measurement	Defect Classification	FAaST 230	Semilab
Defect Measurement	Defect Classification	INS3000	Leica
Defect Measurement	Defect Inspection	Compass Pro	Applied Materials
Profilometer	Step height, mapping, 3D imaging of surfaces	surface Profiler P16+	KLA Tencor
4-point measuring station	Sheet resistance	CDE ResMap168	veonis technologies
Stress measurement	Wafer bow, wafer stress, temperature dependent	FSM500-TC-R	Frontier Semiconductor
Wafer measurement	Wafer thickness, stress, Bow, trench depths, layer thickness measurements	SemDex M2	sentronics metrology
X-ray diffractometer	XRR, XRD	Siemens D5000	Siemens
Mixed Signal Testing	72 digital pins (200 MHz), 32 analog pins, 6 x 52 V / 0.2 A supply, 51 V / 5 A supply, various digitizers & generators, wafer size 4, 5, 6, 8, 12 inch; temperature: -40 ... +125°C	M3650 / EG4090µ / UF3000EX	Advantest
Mixed Signal Testing	176 digital pins (200 MHz), 24 analog pins, 8 HV bus pins, 6 x 52 V / 0.2 A supply, 2 x 80 V / 20 A supply, various digitizers & generators, wafer size 4, 5, 6, 8, 12 inch; temperature: -40 ... +125°C	M3670-Falcon / EG4090µ+ / PA300	Advantest
Mixed Signal Testing	512 digital pins (200 Mbit/s), 32 analog pins +80 V ±200 mA, 8 HV pins 60 V / 10 A, various digitizers & generators, wafer size 4, 5, 6, 8, 12 inch; temperature: -40 ... +125°C	V93000 SmartScale / EG4090µ / UF3000EX	Advantest & Cascade Microtech
Parametric Test System	48 channels, wafer size 4, 5, 6, 8, 12 inch; temperature: -40 ... +125°C	B1500 / EG4090µ / UF3000EX	Keysight
Parametric Test System	Matrix up to 72 channels, wafer size 6 ... 8 inch; temperature: -40 ... +125°C	S530 basic EG4090µ	Keithley
Electro-Optical Test System for Micro Displays and Sensors	Color & luminance measurements, DUT images up to 16 Mpix, wafer size up to 12 inch; capabilities for bare dies or modules; temperature: -40 ... +125°C	F1600C Pike Camera, 20 Mpix IDS Color Camera, Spectrometer Jeti Specbos 1211UV, PA300	Formfactor
Sensor Actor Test System for MEMS / MOEMS	Wafer size 8 inch; temperature: 15 ... 125°C; SMU, laser light barriers, frequency counter, switch matrix, up to 72 channels	AP200	Formfactor; changeable chuck-addons for MEMS probing
Optical Inspection	Manual or fully automated image processing	PA200	Formfactor
Non-Electrical Test	Up to 20 channels, configurable set points -45°C ... 145°C @ 1.4 deg/min; rH controlled; 300 N sine; up to 5000 g pulse	pH Sensor Tester; Thermal Calibration; Shock and Vibration	Fraunhofer IPMS; Feutron ESPEC; LDS; Endevco
CV Analysis	Oxide thickness, flat band voltage, effective oxide charge, average bulk doping, threshold voltage, Debye length, interface trap density	B1500, HP4294A, HP4295A, K590	Keithley, Keysight
CV Analysis	Relaxation time, minority carrier lifetime, surface scan velocity	HP4294A, HP4295A, K590 and K595 (TVS)	Keithley, Keysight
Characterization of Insulator Integrity and Reliability	Breakdown field, Weibull plot, Time / charge to breakdown (Eramp and Econst (TDDB))	K236, K237 and K238	Keithley