Mikrosystemtechnik: Neues Verfahren zur Fehlerdiagnose 

Bei jedem Technologiesprung in der Mikroelektronik tauchen neue Schwachstellen im Fertigungsprozess auf, die es zu überwinden gilt. Dazu müssen diese zunächst lokalisiert, diagnostiziert und die relevanten Prozessschritte optimiert werden. 

Um unter Millionen von Komponenten auf einem Schaltkreis einer unterbrochenen Leiterbahn, einer beschädigten Diode oder einem kurzgeschlossenen Transistor auf die Spur zu kommen, setzt das Fraunhofer IWM mit dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik Halle ein gemeinsam entwickeltes Lock-In-Thermografieverfahren ein. Ein Leck in einem integrierten Schaltkreis verrät sich durch seine Wärmeabgabe. Mit dem infrarot-basierten Prüfverfahren können Temperaturerhöhungen von nur einem Fünfzigtausendstel eines Grades detektiert werden und damit Defekte, die nur ein Hundertstel eines Haardurchmessers messen. 

Mit dieser Empfindlichkeit liegt das Verfahren weit über den am Markt verfügbaren Methoden der Leckstellen-Diagnose. Der Vorteil: Es können nicht nur eklatante Ausfälle festgestellt werden, sondern auch Schwachstellen, die sich erst im späteren Bauteilleben verheerend auswirken. 

Fehlerdetektion in einem mikroelektronischen Schaltkreis mittels Lock-ln-Thermografie. 
(© Fraunhofer IWM)

Das Finden des Fehlers ist der erste Schritt. Um zu ergründen, wie der Fehler entstanden ist, wird das Bauteil mit Ionenstrahlen mikrometergenau geöffnet und der Fehler anschließend im Querschnitt betrachtet. Dies gibt Aufschluss über den verantwortlichen Fertigungsschritt, der nun optimiert werden kann. 

Ergebnisse sind eine verbesserte Zuverlässigkeit der elektronischen Schaltkreise und eine höhere Ausbeute in der Fertigung.